© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2016 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten Elemente Chemie 7–10 Rheinland-PfalzDigitaler Unterrichtsassistent, ISBN: 978-3-12-756209-5 1128  Metalle und Metallgewinnung

Gewinnung von Metallen

Im Herbst 1991 fand ein Bergsteigerehepaar in den Ötztaler Alpen eine Mumie [B1, links], von der man heute weiß, dass sie über 5 000 Jahre alt ist. Sie wird aufgrund des Fundortes als „Ötzi“ bezeichnet. Man fand bei der Gletscherleiche ein vollständig erhaltenes Kupferbeil [B1, Mitte]. Die Klinge besteht zu 99 % aus Kupfer. Da es im Alpenraum keine Kupfervorräte in gediegener Form gibt, wohl aber Kupferverbindungen in Erzen, ist davon auszugehen, dass die Menschen dort bereits vor 5 000 Jahren in der Lage waren, aus Erzen Kupfer zu gewinnen. In den Alpen kommt Malachit vor [B1, rechts], welches Kupfercarbonat (CuCO

3) enthält.

  V1    Kupfergewinnung zu Ötzis ZeitenGeräte und Chemikalien:  Waage, Gasbrenner, Reagenzglas, Reagenzglasklammer, Becherglas, Wasser, Kupfer carbonat, Holzkohlepulver. Durchführung:   a) Erhitze ca. 2 g Kupfercarbonat in einem Reagenzglas, bis die blau-grüne Farbe ver schwunden ist. b) Füge nach dem Erkalten ca. 0,2 g Holzkohlepulver zu und schüttle kräftig. Erhitze das Gemisch an-schließend kräftig. c) Schütte nach Beendigung der Reaktion den Reagenzglasinhalt in ein mit Wasser gefülltes Becherglas. Gib anschließend das Sediment auf Filterpapier.

Aufgabe: Beschreibe deine Beobachtungen. 

1  a) Plane ein Experiment, mit dem man das beim Erhitzen des Malachits bzw. Kupfercarbonats gebildete  Kohlenstoffdioxid nachweisen kann. Fertige auch eine Versuchsskizze an.

B1  Ötzi (links); Ötzis Kupferbeil (Mitte); die Kupfermineralien Malachit, grün und Azurit, blau (rechts)

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Gewinnung von Metal len

Metalle und Metallgewinnung 129

b) Führe den Versuch durch.

2 Erhitzt man also das in Malachit vorkommende Kupfercarbonat, so entstehen Kupferoxid und Kohlenstoff-dioxid. Lässt man das Kupferoxid danach mit Kohlenstoff reagieren, bilden sich Kupfer und ein farbloses Gas. a) Formuliere für beide Reaktionsschritte das Reaktionsschema.

1. Reaktionsschritt:

2. Reaktionsschritt:

b) Stelle die Reaktionsgleichungen für die beiden Schritte auf. (Hinweis: Die Formel von Kupferoxid ist CuO).

1. Reaktionsschritt:

2. Reaktionsschritt:

3 Auf die in Aufgabe 2 beschriebene Weise (2. Reaktionsschritt) kann man nicht nur Kupfer, sondern auch an-dere Metalle wie Eisen gewinnen. Erläutere die Vorgänge bei der Gewinnung von Eisen aus einem Eisen erz.

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Gewinnung von Metallen

Im Herbst 1991 fand ein Bergsteigerehepaar in den Ötztaler Alpen eine Mumie [B1, links], von der man heute weiß, dass sie über 5 000 Jahre alt ist. Sie wird aufgrund des Fundortes als „Ötzi“ bezeichnet. Man fand bei der Gletscherleiche ein vollständig erhaltenes Kupferbeil [B1, Mitte]. Die Klinge besteht zu 99 % aus Kupfer. Da es im Alpenraum keine Kupfervorräte in gediegener Form gibt, wohl aber Kupferverbindungen in Erzen, ist davon auszugehen, dass die Menschen dort bereits vor 5 000 Jahren in der Lage waren, aus Erzen Kupfer zu gewinnen. In den Alpen kommt Malachit vor [B1, rechts], welches Kupfercarbonat (CuCO

3) enthält.

 V1  Kupfergewinnung zu Ötzis ZeitenGeräte und Chemikalien: Waage, Gasbrenner, Reagenzglas, Reagenzglasklammer, Becherglas, Wasser, Kupfer carbonat, Holzkohlepulver. Durchführung: a) Erhitze ca. 2 g Kupfercarbonat in einem Reagenzglas, bis die blau­grüne Farbe ver schwunden ist. b) Füge nach dem Erkalten ca. 0,2 g Holzkohlepulver zu und schüttle kräftig. Erhitze das Gemisch an­schließend kräftig. c) Schütte nach Beendigung der Reaktion den Reagenzglasinhalt in ein mit Wasser gefülltes Becherglas. Gib anschließend das Sediment auf Filterpapier.

Aufgabe: Beschreibe deine Beobachtungen.

Zu a): Die blau-grüne Farbe des Kupfercarbonats verschwindet,

es bildet sich ein schwarzes Pulver. Bei Durch führung von b)

glüht der Reagenzglasinhalt auf. Nach Durchführung von c)

bleibt Holzkohlepulver auf der Wasserober fläche liegen; auf

dem Boden des Becherglases liegen rotbraune Krümel.

1 a) Plane ein Experiment, mit dem man das beim Erhitzen des Malachits bzw. Kupfercarbonats gebildete Kohlenstoffdioxid nachweisen kann. Fertige auch eine Versuchsskizze an.

Geräte und Chemikalien:

Becher glas, gewinkeltes Glas-

rohr, Spatellöffel, Reagenzglas,

Brenner, Kalkwasser, Malachit

oder Kupfercarbonat.

B1  Ötzi (links); Ötzis Kupferbeil (Mitte); die Kupfermineralien Malachit, grün und Azurit, blau (rechts)

Kupfercarbonat/ Malachit und Kohlenstoff

Kalkwasser

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Gewinnung von Metal len

Metalle und Metallgewinnung 129

Durchführung: Man gibt mit dem Spatellöffel zwei bis drei

Spatel Kupfercarbonat bzw. Malachit ins Reagenzglas. Das

gewinkelte Glasrohr schiebt man vorsichtig in den Stopfen

und verschließt das Reagenzglas damit. Das Reagenzglas

bringt man so am Stativ an, dass das Glasrohr eben ins

Becherglas ragt. Der Reagenzglasinhalt wird erhitzt. So

bald kein Gas mehr durch das Kalkwasser perlt, entfernt

man das Glas rohr sofort aus dem Kalkwasser. Dadurch

wird verhindert, dass Kalkwasser ins Reagenzglas steigt.

b) Führe den Versuch durch.

2 Erhitzt man also das in Malachit vorkommende Kupfercarbonat, so entstehen Kupferoxid und Kohlenstoff-dioxid. Lässt man das Kupferoxid danach mit Kohlenstoff reagieren, bilden sich Kupfer und ein farbloses Gas. a) Formuliere für beide Reaktionsschritte das Reaktionsschema.

1. Reaktionsschritt:

Kupfercarbonat —> Kupferoxid + Kohlenstoffdioxid

2. Reaktionsschritt:

Kupferoxid + Kohlenstoff —> Kupfer + Kohlenstoffdioxid

b) Stelle die Reaktionsgleichungen für die beiden Schritte auf. (Hinweis: Die Formel von Kupferoxid ist CuO).

1. Reaktionsschritt: CuCO3 —> CuO + CO2

2. Reaktionsschritt: 2 CuO + C —> 2 Cu + CO2

3 Auf die in Aufgabe 2 beschriebene Weise (2. Reaktionsschritt) kann man nicht nur Kupfer, sondern auch an-dere Metalle wie Eisen gewinnen. Erläutere die Vorgänge bei der Gewinnung von Eisen aus einem Eisen erz.

Man erhitzt Eisenoxid mit Kohlenstoff. Der Kohlenstoff

wird durch das Eisenoxid oxidiert, es entstehen Eisen

und Kohlen stoffdiox id.

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