Versuch: Ionenwanderung im Doppel-U-Rohr

Schülerversuch; 30 min.

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Anmerkung
In der Literatur werden Chromate verwendet. Wir greifen auf Permanganat zurück, da Chromatstäube toxisch und Chromatlösungen schwer zu entsorgen sind. Dieser Versuch ist nach der Literatur auch auf einem mit Kaliumnitrat getränkten Filterpapier durchführbar. Das ist jedoch nicht zu empfehlen, da die Permanganat-Ionen mit manchen Papiersorten sofort zu Braunstein reagieren.

Geräte
Stromquelle, Kabel, dreischenkliges U-Rohr mit Fritten, Platinelektroden.

Chemikalien, Materialien
Lösung von Kaliumnitrat (c = 1 mol/l), konzentrierte Ammoniaklösung (C), Kupfersulfatlösung (c = 0,1 mol/l), Kaliumpermanganatlösung (c = 0,1 mol/l).

Durchführung
Zunächst gibst du solange Ammoniakwasser zu der hellblauen Kupfersulfatlösung, bis sich der anfänglich entstehende Niederschlag von ebenfalls hellblauem Kupfer(II)-hydroxid wieder auflöst. Das geschieht nur zum besseren Erkennen des Versuchsergebnisses, da sich dabei der tiefblaue, ebenfalls positiv geladene Kupfer(II)-tetrammin-Komplex [Cu(NH3)4]2+ bildet. Dann mischst du diese klare Lösung mit Kaliumpermanganatlösung im Volumenverhältnis 3:1.
Anschließend füllst du in die äußeren Schenkel des Doppel-U-Rohrs Kaliumnitratlösung und in das mittlere Rohr die soeben hergestellte Mischlösung. Achte auf gleiche Höhe der Flüssigkeiten. Jetzt legst du eine Gleichspannung von 15 V an. Die dabei auftretende Wasserzersetzung an den Elektroden stört den Versuch nicht.

Ergebnis
Nach etwa 15-20 min beobachtest du das Durchtreten von Kupfer(II)-tetrammin-Ionen durch die Fritte auf der Kathodenseite und das Durchtreten von Permanganat-Ionen auf der Anodenseite (-> Bild).

Ergebnis des Versuchs zur Ionenwanderung
(Foto: Daggi)


Hinweis
Im Kathodenraum kommt es zur Bildung von blassblauem Kupfer(II)-hydroxid. Grund hierfür ist die Entladung von Protonen, die aus dem Wassergleichgewicht stammen. Zurück bleiben die OH--Ionen.

Hintergründe zum Experiment


Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie.
Letzte Überarbeitung: 05. Februar 2012, Dagmar Wiechoczek