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.
natürlich in Reinform vorkommende Elemente. Bei Kupfer: Vorkommen als Metall statt als Erz.
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:
Eine Reaktion, bei der Sauerstoff aufgenommen wird, nennt man Oxidation (von Oxidbildung). Der Stoff, der oxidiert wird, heißt Reduktionsmittel.
Eine Reaktion, bei der Sauerstoff abgegeben wird, nennt man Reduktion. Der Stoff, der reduziert wird, heißt Oxidationsmittel.
Reduktion und Oxidation treten immer gemeinsam auf. Dieser Reaktionstyp heißt Redoxreaktion
(zusammengesetzt aus REDuktion und OXidation).
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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