elektrolytische Kupferraffination
Zeitbedarf :
90 Minuten
Gefahrstoffkennzeichen :
Kupfersulfat : mindergiftig
konzentrierte Schwefelsäure : ätzend
Zinksulfat : reizend
Durchführung
Die elektrolytische Kupferraffination ist ein Verfahren, um Rohkupfer (industriell hergestelltes Rohkupfer hat einen Kupfergehalt von 94 – 97 %) zu reinigen. In diesem Versuch wird Rohkupfer durch Messing ersetzt, um den Vorgang deutlicher sichtbar zu machen.
In ein 250-ml-Becherglas wird eine Lösung aus 4 g Kupfersulfat, 4 g Zinksulfat und 4 g (= 2,2 ml) konzentrierter Schwefelsäure in 200 ml Wasser gegeben. Als Anode benutzt man ein Messingblech der Größe 7,5 x 4 cm, als Kathode ein Blech aus einem beliebigen, nicht allzu unedlen Metall (z. B. Blei) der Größe 4 x 2,5 cm. Die Elektroden sollten einen Abstand von 1,5 cm haben. Nun legt man eine Gleichspannung von 2 V an. Es fließt ein Strom von 1 – 1,5 A, der (ohne negative Auswirkungen auf den Versuchsablauf) zeitweilig bis auf über 2 A ansteigen kann.
Bei einer Reaktionstemperatur von 75° bildet sich nach 90 Minuten, bei Raumtemperatur nach 6 – 8 Stunden auf der Kathode eine mehrere Millimeter dicke Kupferschicht, die jedoch nicht allzu fest ist und leicht abbröckelt.
Bei den angegebenen Reaktionsbedingungen herrscht an der Anode eine Stromdichte von 0,5 – 1 A/dm2. An der Kathode beträgt sie 2 – 4 A/dm2. Bei Veränderungen an Elektrodengröße oder Spannung ist darauf zu achten, dass diese Stromdichte erhalten bleibt.
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