Bei diesem Versuch wird Wasserstoffperoxid und Weinsäure bei Anwesenheit von Cobalt(II)-chlorid umgesetzt. Die fortschreitende Reaktion kann an der Gasbildung und Verfärbung der Lösung beobachtet werden.
Hydrogenperoxid (IUPAC), Perhydrol CAS-Nr.: 7722-84-1 – EG-Nr.: 231-765-0 Eye Dam. 1, Aquatic Chronic 3, WGK 1 H318 Verursacht schwere Augenschäden. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 216763, SDB vom 28.05.2024
(2R,3R)-2,3-Dihydroxybutandisäure (IUPAC), l-(+)-2,3-Dihydroxybernsteinsäure, (2R,3R)-2,3-Dihydroxybernsteinsäure, Threarsäure, Weinsteinsäure, E 334 CAS-Nr.: 87-69-4 – EG-Nr.: 201-766-0 Eye Dam. 1, WGK 1 H318 Verursacht schwere Augenschäden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 251380, SDB vom 29.02.2024
Gefahr
1.07 g Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat, CoCl2 · 6 H2O – 237.93 g/mol
Kobalt(II)-chlorid-Hexahydrat CAS-Nr.: 7791-13-1 – EG-Nr.: 231-589-4 Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, Resp. Sens. 1, Skin Sens. 1, Muta. 2, Carc. 1B, Repr. 1B, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H334 Kann bei Einatmen Allergie, asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen. H341 Kann vermutlich genetische Defekte verursachen. H350i Kann bei Einatmen Krebs erzeugen. H360FD Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P308+P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, C2911, SDB vom 25.12.2023
Lösung A: In einem 250-ml-Becherglas werden 9 g Weinsäure in 150 mL dest. Wasser gelöst und anschließend auf 200 mL aufgefüllt.
Lösung B: In einem 100-ml-Becherglas werden 53 mL dest. Wasser vorgelegt und 12 mL Wasserstoffperoxid 30 % zugegeben.
Lösung C: In einem 250-ml-Becherglas werden 1.07 g Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat in 15 mL dest. Wasser gelöst.
Ein 600-ml-Becherglas wird mit einem Magnetrührfisch bestückt und auf einen Magnetrührer mit Heizfunktion gestellt. Nun werden die Lösungen A und B in das Becherglas gegeben, der Magnetrührer eingeschaltet. Die Lösung muss nun auf eine Temperatur von 40–50 °C gebracht werden. Ist diese Temperatur erreicht, gibt man Lösung C hinzu. Nach kurzer Zeit setzt die Reaktion ein, was an den entstehenden Gasblasen und der Farbänderung sehr schön zu beobachten ist.
Reaktionsgleichung
Abb. 1 – Katalytische Oxidation von Weinsäure durch Wasserstoffperoxid, bei Anwesenheit von Cobalt(II)-Ionen.
Wasserstoffperoxid und Weinsäure reagieren unter normalen Umständen äußerst langsam miteinander. Die Cobaltionen (Co2+) bewirken eine starke Beschleunigung der Reaktion, sie sind also ein Katalysator. Als aktive Zwischenverbindung bildet sich ein Cobalt/Weinsäure/Wasserstoffperoxid-Komplex. Die Reaktanden sind in diesem Komplex sterisch so ausgerichtet, dass das Weinsäuremolekül, welches eine Brücke zwischen den Co2+-Ionen bildet, oxidativ gespaltet werden kann. Durch die Geometrie ihres aktiven Zentrums wirken Enzyme ähnlich. Die Co2+-Ionen werden dabei wieder zurückgebildet. Am Ende der Reaktion ist die Lösung wieder rot.
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