Zersetzung vom blauem Kupfersulfat

1. Gefahrstoffhinweise von blauem und weißen Kupfersulfat Der Hersteller einer Chemikalie, d.h. eines Stoffes mit chemischen Reaktionsvermögen, muss mögliche Risiken und Sicherheitshinweise zum Umgang mit dem Stoff oder Stoffgemisch auf dem Etikett vermerken und ein EU-Sicherheitsdatenblatt anfertigen und mitliefern.
Bei einem bekannten Stoff wie dem blauen Kupfersulfat, CuSO₄*5H₂O, informiert man sich über den sicheren Umgang einmal über das Hersteller-Etikett, das EU-einheitliche Sicherheitsdatenblatt oder die Vorschriften der zuständigen Behörde (Bundesarbeitsministerium und nachfolgende Institutionen).
	Insbesondere bei alten Chemikalien wie nebenstehend abgebildet, sollte man zeitgemäße Gefahreneinstufungen einsehen. Außerdem informiert man sich über die Umgangsbestimmungen der möglichen Reaktionsprodukte, hier das weiße Kupfersulfat, CuSO₄.
Kupfersulfat mit Gewichtsanteilen >25% ist zur Zeit eingestuft als Xn, d.h. gesundheitsschädlich. Das Risiko R22 - gesundheitsschädlich beim Verschlucken und R 36/38 - reizt die Augen und die Haut stellt kein besonderes Hindernis für den Einsatz im Chemieunterricht dar. Der Sicherhinweis S2 - darf nicht in die Hände von Kindern gelangen wird durch die Unterrichtssituation aufgehoben und S22- Staub nicht einatmen sollte durch einfache Vorsichtsmaßnahmen umzusetzen sein: Pulver wird mit einem Spatel entnommen und nicht durch Schütten, weil dann Staub aufgewirbelt wird. .

2. Vorversuche "Erhitzen kleinster Stoffportionen"

Beim Umgang mit unbekannten Substanzen oder in Erwartung unbekannter Reaktionen und Reaktionsprodukte muss mit allen Stoffen so umgegangen werden als wären es Gefahrstoffe.

Um eine erste Reaktion eines Stoffes einzuleiten, erhitzt man möglichst wenig des Stoffes unter dem Abzug auf einer offenen Fläche, damit die Druckwelle bei explosionsartiger Umsetzung keinen Schaden anrichten kann und giftige Gase und Dämpfe abziehen können.

Findet keine heftige Reaktion statt, erhitzt man eine kleine Stoffportion (ca. 10mg) in einer geschlossenen Apparatur. Mit einem Kolbenprober kann man die Volumenzunahme der abgeschlossenen Luftmenge drucklos ausgleichen. Der Kolbenprober dient außerdem dazu, dass man die Bildung von Gasen an der Volumenzunahme erkennt und außerdem das Austreten leicht kondensierbarer Gase verhindern zu können.

Treten bei der chemischen Reaktion Gase auf, so muss eine geschlossene Apparatur verwendet werden.

Den Umgang mit Gefahrstoffen und die Gestaltung des Arbeitverfahrens regelt die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) und mit Wirkung auf den Unterricht an allgemeinbildenden Schulen die Vorschrift zum Sicherheit im naturwissenschaftlichen und technischen Unterricht SiNTU.

3. Qualitative Versuche
	Nachdem festgestellt wurde, dass die kleinste Stoffportionen beim Berühren oder Erhitzen nicht explodieren, kann eine größere Portion erhitzt werden, wobei immer noch eine geschlossene Apparatur verwendet wird.
Zeigt sich hierbei, dass keine Gase oder leicht verdampfende Flüssigkeiten gebildet werden, kann weiterhin in offenen Apparaturen gearbeitet werden. In diesem Fall entsteht eine farblose, leicht kondensierbare farblose Flüssigkeit, die es weiter zu untersuchen gilt.

4. Qualitative Analyse-Versuche - "Direkter Nachweis"
	Um eine Flüssigkeit bestimmen zu können, untersucht man leicht feststellbare physikalische Eigenschaften. Sehr einfach zu bestimmenden Eigenschaften sind die Schmelz- und die Siedetemperatur, die Dichte und der Brechungsindex. In diesem Falle soll die Bestimmung der Siedetemperatur vorgenommen werden.
Da zur Bestimmung der Siedetemperatur eine kleine Portion der Flüssigkeit bei Normaldruck verdampft wird und die Temperatur der Kondensation der reinen Flüssigkeit gemessen wird, muss das Freiwerden des Dampfes vermieden werden. Die nebenstehende Apparatur ist ist dazu geeignet. - Hier werden etwa 5 Tropfen wird mit der Sparflamme eines Gasbrenners erhitzt.
	Wenn bei kontinuierlicher Wärmezufuhr die Temperatur am Thermometer nicht mehr weiter ansteigt, ist die Siedetemperatur der Flüssigkeit erreicht. Je nach verwendeter Apparatur und Art des Vorgehens ergeben sich kleine Temperaturabweichungen vom Literaturwert. Im Falle des flüssigen Zersetzungsproduktes von blauen Kupfersulfats ergibt sich eine Siedetemperatur von 98-100°C. Das legt die Annahme von Wasser nahe. Erst wenn auch andere Bestimmungen wie Schmelztemperatur, Dichte und Brechungsindex mit dem von Wasser übereinstimmen, kann man davon ausgehen, dass das Zersetzungsprodukt identifiziert ist. - Diese Art von Nachweis heißt "Direkter Nachweis", weil der Stoff selbst durch seine Eigenschaften charakterisiert wird. Anmerkung: Bei Verwendung von Alkoholthermometern treten mitunter treten deutlich niedrigere Siedetemperaturen auf (94°C), was außer dem Luftdruck mit der größeren Wärmekapazität der Alkoholthermometer und der nicht geeichten Thermometer zusammenhängen dürfte.

5. Indirekter Beweis

In der Regel fügt man in der Chemie indirekte Nachweise für die Richtigkeit einer Hypothese hinzu.
In diesem Falle kann man versuchen zu zeigen, dass ein bekannter Stoff (hier Leitungswasser) die gleichen Eigenschaften besitzt. In diesem Falle sollte weißes Kupfersulfat mit Leitungswasser wieder blau werden.

Vorsicht aber mit der Beweiskraft indirekter Beweise! Wenn man eine Aussage nur auf indirekte Beweise stützen würde, wäre die Aussage nur dann beweiskräftig, wenn man nachweisen kann, dass alle anderen Flüssigkeiten mit weißem Kupfersulfat nicht zur Rückreaktion (Blaufärbung) führen! Das ist praktisch so kaum durchführbar.

Wenn man zum Beispiel "Schnaps" zu weißem Kupfersulfat geben würde, färbt sich das Kupfersulfat wiederum blau. Der Grund ist der Wasseranteil im "Schnaps". - Während also der Mensch von Alkohol im Schnaps "blau" wird, wird das Kupfersulfat vom Wasser im "Schnaps" blau. Hier gilt demnach das Sprichwort: "Was dem einen die Eule, ist dem anderen die Nachtigall!"

haeusler[at]muenster[dot]de;
uiw/fach/chemie/inhalt/labor/inhalt/untersuchung_cuso4.htm 09.07.04

Autor (Text):	K.-G. Häusler
Bearbeitung (WWW):	K.-G. Häusler
Quelle:
Literatur:

6. Qualitative Synthese