4.6.2 Die elektrolytische Raffination von Kupfer
vgl. AB
Reinkupfer
Nach Silber besitzt Reinkupfer die beste elektrische Leitfähigkeit unter allen Metallen. Allerdings vermindert z.B. Arsenverunreinigung von 0,07% die elektrische Leitfähigkeit um ein Drittel.
Weitere Eigenschaften und Verwendungen von Reinkupfer:
gute Wärmeleitfähigkeit ⇨ Heizrohre, Kühlschlangen
gute Widerstandsfähigkeit ⇨ Dächer, Dachrinnen
Gewinnung von Reinkupfer
- Herstellung von Rohkupfer wird aus Kupferkies (CuFeS₂), Kupferglanz (Cu₂S) und Rotkupfererz (Cu₂O) hergestellt.
- Rohkupfer enthält etwa 94 – 97 % Cu; die Beimengungen bestehen aus Zink (Zn), Zinn (Sn), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Blei (Pb), Arsen (As), Antimon (Sb), Schwefel (S), Tellur (Te) sowie gegebenenfalls aus den Edelmetallen Silber (Ag), Gold (Au) und Platin (Pt).
- Gewinnung von Reinkupfer aus Rohkupfer durch Elektrolyse.
Als Anode ( + Pol) dient das Rohkupfer, als Kathode (- Pol) eine Reinkupferlektrode. Als Elektrolytlösung verwendet man eine schwefelsaure Kupfer(II)-sulfatlösung.
Ergänze folgende Abbildung und Reaktionsgleichungen.
Folgende Elektrodenreaktionen sind möglich:
Kathode (- Pol)
________________ → ________________ E° = _______
2 H₂O + 2 e⁻ → ________________ E = - 0,41 V (pH = 7)
________________ → ________________ E° = - _______
________________ → ________________ E° = - _______
Anode (+ Plus)
________________ → ________________ E° = _______
2 SO₄²⁻ → S₂O₈²⁻ + 2 e⁻ E° = 2,01 V
2 H₂O → ________________ E = 0,82 V (pH = 7)
________________ → ________________ E° = - _______
________________ → ________________ E° = - _______
Bei der Elektrolyse werden _____
__________________________ _____________ oxidiert und gehen mit diesem als Kationen in Lösung. Die _______________ __________ sinken als Anodenschlamm ab. An der Kathode wird _______________ abgeschieden (da das __________ Metall in Lösung).
Die Lösung findet ihr unter dem nächsten Slider. Aber bitte: Versucht es erst selbständig zu lösen!
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Folgende Elektrodenreaktionen sind möglich:
Kathode (- Pol)
Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu E° = 0,35 V
2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻ E = - 0,41 V (pH = 7)
Fe² + 2 e⁻ → Fe E° = - 0,41 V
Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn E° = - 0,76 V
Anode (+ Plus)
Cu → Cu²⁺ + 2 e⁻ E° = 0,35 V
2 SO₄²⁻ → S₂O₈²⁻ + 2 e⁻ E° = 2,01 V
2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ E = 0,82 V (pH = 7)
Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ E° = - 0,41 V
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ E° = - 0,76 V
Bei der Elektrolyse werden alle im Vergleich zum Cu unedleren Metalle oxidiert und gehen mit diesem als Kationen in Lösung. Die Edelmetalle Ag, Au und Pt sinken als Anodenschlamm ab. An der Kathode wird nur Cu abgeschieden (da das edelste Metall in Lösung).
{/sliders}