Chromat-Katalyse bei der Zerlegung von Wasserstoffperoxid

Experimente:
Versuch: Chromat katalysiert die Zersetzung von Wasserstoffperoxid


Wenn man Chromat mit Wasserstoffperoxid versetzt, färbt sich die Lösung intensiv blau (-> Versuch). Diesen Farbstoff kann man sogar ausethern, das heißt mit Ether ausschütteln. Bald nach Auftreten der blauen Färbung setzt starke Gasentwicklung ein. Das Gas identifiziert man als Sauerstoff. Offenbar wirkt Chromat als Katalysator. Die Reaktion, die katalysiert wird, ist die Selbstzersetzung von Wasserstoffperoxid:

H2O2 ———> 2 H2O + O2

Kurz und formal, ohne die Dimerisierung der Chromat-Ionen im sauren Milieu zu berücksichtigen, kann man die Bildungsreaktion des blauen Farbstoffs so beschreiben:

HCrO4- + 2 H2O2 ———> HCrO6- + 2 H2O

(Gelb)                               (Blauviolett)

Die blauviolette Verbindung spaltet Sauerstoff ab und wird wieder zu gelbem Hydrogenchromat. Beim blauen Stoff handelt es sich also um den stabilen übergangskomplex von Katalysator und Produkt.

Man kann das Ganze als Katalysekreisprozess formulieren.

Katalysekreisprozess

Es wird oft gesagt, dass der blaue Farbstoff, den man ausethern kann, reines CrO5 sei. Das stimmt so nicht. Man muss HCrO6- als Hydroxy-Komplex auffassen:

[CrO5(OH)]-

Dieser reagiert mit Ether OR2 im Ligandenaustausch zu einem anderen Komplex, der ebenfalls blau ist.

[CrO5(OH)]- + OR2 ———> [CrO5(OR2)] + OH-

Hier sind Skizzen, wie die Komplexe aussehen könnten.

Wenn man die wässrige blaue Lösung etwas stehen lässt, hellt sie sich auf und färbt sich nach Grün um. Offenbar hat sich Chrom(III) gebildet. Denn bei diesen Reaktionen wirkt Wasserstoffperoxid letztlich als Reduktionsmittel:

H2O2 ———> 2 H+ + O2 + 2 e-


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Letzte Überarbeitung: 01. Oktober 2008, Dagmar Wiechoczek