Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat - Chemie und ihre Didaktik ...

Experiment 10
Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat aus alkoholischer Lösung
Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat
aus alkoholischer Lösung
Zeitbedarf für die Versuchsdurchführung: ca. 10 Min. / bis zur nächsten Unterrichtsstunde
Geräte:
Heizrührer mit Magnetrührstäbchen
Becherglas (100 ml)
Waage
Filterapparatur
Messzylinder
Spatel
Trockenschrank
Chemikalien:
Zinksulfat-Hexahydrat,
ZnSO 4 • 6 H 2 O, Xi, N, R36/38-50/53, S22-25-60-61
Ethanol,
C 2 H 5 OH, F, R11, S7-16
Kupfersulfat (wasserfrei),
CuSO 4 , Xn, N, R22-36/38-50/53, S22-60-61
Versuchsaufbauskizze:
Spatel mit
Zinksulfat-Hexahydrat
Becherglas mit
Reaktionsgemisch
Becherglas
mit Ethanol
Trichter
mit Filterpapier
Magnetrührer
Motor
Temp.
Becherglas
mit Filtrat
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Experiment 10
Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat aus alkoholischer Lösung
Durchführung:
In ein Becherglas mit 20 ml Ethanol werden 10,0 g Zinksulfat-Hexahydrat gegeben und dann
das Gemisch kurz bis zum Siedepunkt erhitzt.
Anschließend wird der Bodenkörper abfiltriert und 1 Tag im Trockenschrank bei 75°C
getrocknet, abgekühlt und gewogen. Das Filtrat wird mit wasserfreiem Kupfersulfat versetzt
und kurz erhitzt. (Blindversuch: Das eingesetzte Ethanol wird mit weißem Kupfersulfat
versetzt.)
Vom entstandenen getrockneten Produkt ist die Molmasse zu bestimmen!
Anmerkung:
Für die Löslichkeit in Ethanol lassen sich folgende Werte angeben: 1
Temp. [°C] 15 25 35 55
g ZnSO 4 /
100 g C 2 H 5 OH
0,038 0,034 0,029 0,020
Beobachtung:
Beim Erhitzen der Lösung tritt eine Trübung auf, das Filtrat ist klar.
Die Masse des pulvrigen weißen Filtratrückstandes hat abgenommen (aus 10,0 g Einwaage
Zinksulfat-Hexahydrat erhält man 6,67 g Produkt).
Das zum Filtrat zugegebene weiße Kupfersulfat färbt sich bläulich. Beim Blindversuch mit
Ethanol bleibt das Kupfersulfat weiß.
Deutung:
Beim Erhitzen verteilt sich das Zinksulfat in der Lösung, so dass eine Trübung durch fein
verteiltes Zinksulfat auftritt.
Zinksulfat-Hexahydrat besitzt die Molmasse 269,57 g/mol.
1 aus: „Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie: ZINK-Ergänzungsband“, 8. Aufl., Verlag Chemie GmbH,
Weinheim, 1956 S. 958
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Experiment 10
Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat aus alkoholischer Lösung
10,00 g Zinksulfat-Hexahydrat entsprechen demnach 0,037 mol Zinksulfat-Hexahydrat.
Das Gewicht des entstandenen Produktes ist 66,7% des ursprünglichen Gewichtes von
Zinksulfat-Hexahydrat (von 10,00 g auf 6,67 g).
Die Anzahl der Mole ( n ) bleibt nahezu erhalten, da die Löslichkeit von Zinksulfat in Ethanol
sehr gering ist, so dass sich kaum Zinksulfat löst. Der evtl. entstehende Fehler ist so klein,
dass er vernachlässigt werden kann.
Demnach ist eine Molmasse des Produktes von 179,80 g/mol zu erwarten.
( M(Produkt) =
6,67 g
0,037 mol
= 179,80 g/mol )
Da sich das ins Filtrat zugegebene weiße Kupfersulfat blau färbt, ist offensichtlich
Kristallwasser aus dem Zinksulfat-Hexahydrat-Komplex entwichen.
Man kann die Molmassen von Zinksulfat mit einer unterschiedlichen Anzahl von
Wassermolekülen als Liganden berechnen und diese mit der ermittelten Molmasse
vergleichen.
M(ZnSO 4 • 5 H 2 O)
M(ZnSO 4 • 4 H 2 O)
M(ZnSO 4 • 3 H 2 O)
M(ZnSO 4 • 2 H 2 O)
M(ZnSO 4 • 1 H 2 O)
M(ZnSO 4 )
= 251,55 g/mol
= 233,53 g/mol
= 215,51 g/mol
= 197,49 g/mol
= 179,57 g/mol
= 161,45 g/mol
Ein Vergleich der Molmassen zeigt, dass es sich bei dem entstandenen Produkt um
Zinksulfat-Monohydrat handelt.
Es findet folgende Reaktion statt, wobei Ethanol als hygroskopisches Medium die
Wassermoleküle (Liganden), die nicht so fest am Zentralatom gebunden sind, entfernt. Das
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Experiment 10
Darstellung von Zinksulfat-Monohydrat aus alkoholischer Lösung
letzte Mol Wasser wird erst bei 240°C entfernt 2 , was zeigt, wie fest dieses Wassermolekül
gebunden ist.
Reaktionsgleichung:
ZnSO 4 • 6 H 2 O
Ethanol, 75°C
ZnSO 4 • H 2 O + 5 H 2 O
Nachweisreaktion auf Wasser:
CuSO 4 + 5 H 2 O CuSO 4 • 5 H 2 O
weiss
blau
Entsorgung:
Das Filtrat muss der Entsorgung für organische Lösungsmittel zugeführt werden. Der
Rückstand muss dem Schwermetallabfall zugeführt werden.
2 aus: „CD Römpp Chemie Lexikon“, Vers. 1.0, Stuttgart/ New York: Georg Thieme Verlag, 1995, Stichwort
„Zinksulfat“
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