• Reduktion und Sauerstoffaffinität
  • verybusybeaver
  • 03.12.2024
  • Chemie
  • 7, 8
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Der Mann aus dem Eis

1991 wurde in den Süd­ti­ro­ler Alpen ein ein­drucks­vol­ler Fund ge­macht: Eine durch das Eis einer Glet­scher­spal­te sehr gut er­hal­te­ne Mumie eines Men­schen aus der Jung­stein- bzw. Kup­fer­stein­zeit. Ver­mut­lich war der nach sei­nem Fund­ort in den Ötz­ta­ler Alpen Ötzi ge­tauf­te Mann vor über 5000 Jah­ren in diese Spal­te ge­stürzt und dort ver­stor­ben.

Be­mer­kens­wert ist auch der Er­hal­tungs­zu­stand der Aus­rüs­tung - rechts im Bild ist eine Re­kon­struk­ti­on zu sehen, die auf Basis der Funde mög­lich war. Aus che­mi­scher Sicht stellt vor allem sein unten links ab­ge­bil­de­tes Kup­fer­beil einen in­ter­es­san­ten Fund dar.

Dass das Beil (bzw. des­sen Schnei­de) aus Kup­fer her­ge­stellt wurde, ist kein Zu­fall: Das röt­li­che Me­tall kommt unter an­de­rem ge­die­gen1 vor und ist re­la­tiv leicht zu ver­ar­bei­ten. Des­halb war es eines der ers­ten von Men­schen ge­nutz­ten Me­tal­le.

Doch mo­der­ne Ana­ly­sen er­ga­ben: Das Kup­fer der Beil­schnei­de wurde nicht als ge­die­ge­nes Me­tall ge­fun­den. Es muss also eine Mög­lich­keit ge­ge­ben haben, das Ma­te­ri­al an­der­wei­tig zu ge­win­nen - zum Bei­spiel aus Kup­fer­ver­bin­dun­gen wie Kup­fer­erz (rechts ein Kup­fer­erz­bro­cken aus Deutsch­land).

Ver­ein­facht kön­nen wir an­neh­men,

dass das Erz vor der tat­säch­li­chen Kup­fer­her­stel­lung zu­nächst in Kup­fer­oxid, also eine Ver­bin­dung aus Kup­fer und Sau­er­stoff, über­führt wird. Es gibt, je

nach Sau­er­stoff­ge­halt, zwei

ver­schie­de­ne Stof­fe, die

Kup­fer­oxid ge­nannt

wer­den. Wir ar­bei­ten im

Wei­te­ren mit schwar­zem

Kup­fer­oxid (Bild links).

Die­ses Edukt las­sen wir mit

einem leicht ver­füg­ba­ren

Re­ak­ti­ons­part­ner re­agie­ren:

Holz­koh­le.

1ge­die­gen

na­tür­lich in Rein­form vor­kom­men­de Ele­men­te. Bei Kup­fer: Vor­kom­men als Me­tall statt als Erz.

1
So­wohl die Holz­koh­le als auch das Kup­fer­oxid wer­den fein ge­pul­vert mit ein­an­der ver­mischt und dann er­hitzt, um ele­men­ta­res Kup­fer (Bild links) zu er­hal­ten.
  • Be­nen­ne das Ge­misch, das er­hitzt wird.
  • Er­klä­re, warum die Eduk­te zu fei­nem Pul­ver ver­ar­bei­tet wer­den.

Ver­such: Kup­fer­ge­win­nung aus Kup­fer­oxid

Ma­te­ri­al: Por­zel­lan­tie­gel, Tie­gel­zan­ge, Ton­drei­eck, Gas­bren­ner, Holz­koh­le­pul­ver,

schwar­zes Kup­fer­oxid



Durch­füh­rung: Holz­koh­le­pul­ver und schwar­zes Kup­fer­oxid wer­den gründ­lich ver­mischt

und in dem ver­schlos­se­nen Por­zel­lan­tie­gel er­hitzt. Erst, wenn der Tie­gel

deut­lich ab­ge­kühlt ist, wird er ge­öff­net und der In­halt un­ter­sucht.



Be­ob­ach­tun­gen:

Oxi­da­ti­on

Eine Re­ak­ti­on, bei der Sau­er­stoff auf­ge­nom­men wird, nennt man Oxi­da­ti­on (von Oxid­bil­dung). Der Stoff, der oxi­diert wird, heißt Re­duk­ti­ons­mit­tel.

Re­duk­ti­on

Eine Re­ak­ti­on, bei der Sau­er­stoff ab­ge­ge­ben wird, nennt man Re­duk­ti­on. Der Stoff, der re­du­ziert wird, heißt Oxi­da­ti­ons­mit­tel.

Re­dox­re­ak­ti­on

Re­duk­ti­on und Oxi­da­ti­on tre­ten immer ge­mein­sam auf. Die­ser Re­ak­ti­ons­typ heißt Re­dox­re­ak­ti­on (zu­sam­men­ge­setzt aus RE­Duk­ti­on und OXi­da­ti­on).

Über­prü­fen: Sau­er­stoff­af­fi­ni­tät

Wenn Koh­len­stoff Kup­fer­oxid zu Kup­fer re­du­zie­ren kann, weil er eine hö­he­re Sau­er­stoff­af­fi­ni­tät be­sitzt, muss das auch mit an­de­ren Stof­fen mög­lich sein, so­fern diese eben­falls eine hohe Sau­er­stoff­af­fi­ni­tät auf­wei­sen.

Hy­po­the­se:



















Ma­te­ri­al: Re­agenz­glas (schwer schmelz­bar), Re­agenz­glas­klam­mer, Re­agenz­glas­hal­ter,

Luft­bal­lon, Gas­bren­ner, Ei­sen­pul­ver, schwar­zes Kup­fer­oxid



Durch­füh­rung: Schwar­zes Kup­fer­oxid und Ei­sen­pul­ver wer­den ge­mischt und mit dem

Luft­bal­lon in einem schwer schmelz­ba­ren Re­agenz­glas ver­schlos­sen. Das

Ge­misch wird mit der rau­schen­den Flam­me er­hitzt. Nach dem ers­ten

Auf­glü­hen wird der Bren­ner ent­fernt.



Be­ob­ach­tun­gen:

Eisen hat eine Sau­er­stoff­af­fi­ni­tät als Kup­fer. Des­halb kann Eisen Kup­fer­oxid . Eisen wird dabei . Eisen ist das mit­tel. Kup­fer­oxid ist das mit­tel. Kup­fer­oxid wird und Eisen.

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