Photometrische Bestimmung von Kupfer
Für die Bestimmung des Kupfergehaltes in einer wässrigen Lösung kann man die ausgezeichneten Komplexbildungseigenschaften von Kupfer(II)-ionen nutzen. So bilden diese bei Anwesenheit eines Überschusses von Ammoniak den sehr intensiv gefärbten und gut löslichen Tetraamminkupfer-(II)-sulfat-monohydrat-Komplex.
Die Farbintensität einer derartigen Lösung steht nach dem LAMBERT-BEERschen-Gesetz im Zusammenhang mit der Konzentration der Kupferionen.
Die charakteristische Färbung des Tetraamminkufper(II)-Komplexes kann für die quantitative Bestimmung von Kupfer mittels Fotometrie genutzt werden. Mit zunehmender Konzentration des Tetraamminkupfer(II)-Komplexes vertieft sich die blaue Farbe der Lösung.
Diese quantitative Analyse des Tetraamminkufper(II)-Komplexes kann auch mittels Smartphone fotometrisch durchgeführt werden.
Schwierigkeitsgrad: leicht
Vorbereitungsaufwand: mittel
Zeitaufwand: 1 Schulstunde
Material:
- Smartphone als Fotokamera und als Photometer
- Reagenzgläser
- Tropfpipetten
Chemikalien:
- Kupfersulfat (Xn)
- destilliertes Wasser
- konzentrierte Ammoniaklösung (C).
Geräte pro Übungsgruppe:
1 Smartphone/Tablet als Lichtquelle
1 Smartphone als Kamera und als als Photometer
Software:
Android: Kostenlose App Color Grab
iOS: Kostenlose App ColorAssist Lite
Internet/Mobile Daten benötigt?
Zum Messen der RGB-Wert: nein
Zum Export der Messdaten: ja
Versuchsdurchführung:
- Setzen Sie in jedem Kolben eine wässrige Kupfersulfatlösung mit Kupfersulfat und destilliertem Wasser an. zur Herstellung einer Kalibrierreihe wird hierbei in jeden Kolben mittels Bürette ein definiertes Volumen der 0,02mol/L Kupfersulfatlösung dosiert (10ml, 14ml, 18ml, 22ml, 26ml, 30ml).
In einem weiteren Maßkolben befindet sich die Analysenlösung mit der zunächst unbekannten Masse angelöstem Kupfersulfat.
- In jeden Kolben wird 12ml 6mol/l Ammoniaklösung gegeben. Anschließend wird mit entionisiertem Wasser bis zur Kalibriermarke aufgefüllt und gut umgeschüttelt.
Der sich zunächst bildende hellblaue Niederschlag von Kupferhydroxid löst sich wieder, und es bilden sich eine tief violettblaue Lösung.
- Messung der Rot- und Grün-Werte der Kupfersulfatlösungen:
Die charakteristische Abhängigkeit der Absorption bzw. Extinktion von der Wellenlänge liefert das Absorptionsspektrum. Eine effektive Messung soll bei Licht der Wellenlänge durchgeführt werden, bei der die Absorption der Probe ihr Maximum hat. Die ideale Wellenlänge kann durch deren Komplementärfarbe abgeschätzt werden. Geeignet ist die Lichtfarbe, die im Farbkreis der Probenfarbe gegenüberliegt, also hier in etwa blau – gelb:
In einem weiteren Maßkolben befindet sich die Analysenlösung mit der zunächst unbekannten Masse angelöstem Kupfersulfat.
Der sich zunächst bildende hellblaue Niederschlag von Kupferhydroxid löst sich wieder, und es bilden sich eine tief violettblaue Lösung.
Die App misst die drei Farbwerte Rot, Grün und Blau. Die Farbe Gelb entsteht durch additive Mischung der Farben Rot und Grün.
Messen Sie also die Rot- und Grün-Werte der 6 verschiedenen Kupfersulfatlösungen in einer Küvette mit dem Smartphone und einer Fotometerapp.
- Kalibrieren Sie die Fotometerapp zu Beginn der Messungen mit einer mit Wasser gefüllten Küvette.
-
Spülen Sie die Küvette vor jeder Messung mehrmals mit der jeweiligen Lösung
Wiederholen Sie die Messung 2mal und dokumentieren Sie die Messwerte im Versuchsprotokoll.
