Kupfer: Amminkomplex und Redoxreaktionen
Kupfer(II) wird über den tiefblauen Tetraamminkomplex und über Redoxreaktionen nachgewiesen, bei denen es zu Kupfer(I) oder zum Metall reduziert wird.
Das Wichtigste in Kürze
- Kupfer(II) weist man über den tiefblauen Amminkomplex und über Redoxreaktionen nach, bei denen es zu Cu(I) oder Cu(0) reduziert wird.
- Wenig Ammoniak fällt blaues \(\ce{Cu(OH)2}\), im Überschuss entsteht klares, tiefblaues \(\ce{[Cu(NH3)4]^2+}\).
- Iodid reduziert \(\ce{Cu^2+}\) zu weißem \(\ce{CuI}\), freies \(\ce{I2}\) färbt braun.
- Mit schwefliger Säure und Thiocyanat fällt weißes \(\ce{CuSCN}\).
- Überschüssiges \(\ce{KCN}\) entfärbt den Amminkomplex unter Bildung von \(\ce{[Cu(CN)4]^3-}\), Eisen scheidet metallisches Kupfer ab.
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Worum es geht
Kupfer(II)-Ionen erkennt man an der Farbe ihrer Komplexe und an ihrer Oxidationswirkung. Beides nutzt die Identitätsprüfung kupferhaltiger Arzneistoffe wie Kupfersulfat.
| Nachweis | Reagenz und Bedingungen | Beobachtung |
|---|---|---|
| Amminkomplex | verdünnter \(\ce{NH3}\), erst tropfenweise, dann im Überschuss | blauer Niederschlag, dann klare tiefblaue Lösung |
| Iodid | \(\ce{KI}\)-Lösung | weißes \(\ce{CuI}\), durch \(\ce{I2}\) braun gefärbt |
| Thiocyanat | \(\ce{SCN-}\) mit schwefliger Säure | weißer Niederschlag von \(\ce{CuSCN}\) |
| Cyanid | überschüssiges \(\ce{KCN}\) in ammoniakalischer Lösung | tiefblaue Lösung wird farblos |
| Eisen | blanker Eisennagel in saurer Lösung | rotbrauner Kupferbelag |
Kupfer(II) und Ammoniak
Ammoniak wirkt zuerst als Base und dann als Ligand. Das allgemeine Prinzip steht bei den Amminkomplexen.
Tropft man verdünnten Ammoniak zu einer \(\ce{Cu^2+}\)-Lösung, fällt blaues \(\ce{Cu(OH)2}\) aus:
\[\ce{Cu^2+ + 2 NH3 + 2 H2O -> Cu(OH)2 v + 2 NH4+}\]
Im Überschuss löst sich der Niederschlag klar und tiefblau. Es entsteht der Tetraamminkupfer(II)-Komplex:
\[\ce{Cu(OH)2 + 4 NH3 -> [Cu(NH3)4]^2+ + 2 OH-}\]
Der Niederschlag ist das Hydroxid, nicht das Oxid. Schwarzes \(\ce{CuO}\) bildet sich erst beim Erhitzen. Auch mit Natronlauge fällt blaues \(\ce{Cu(OH)2}\). Kupfer bleibt dabei in der Stufe +2.
Redoxreaktionen
\(\ce{Cu^2+}\) ist ein mildes Oxidationsmittel. Es nimmt ein Elektron auf, wenn ein schwerlösliches Kupfer(I)-Salz oder ein stabiler Cu(I)-Komplex entsteht.
Iodid
Iodid reduziert \(\ce{Cu^2+}\) zu weißem Kupfer(I)-iodid und wird selbst zu Iod oxidiert. Das Iod färbt den Ansatz braun.
\[\ce{2 Cu^2+ + 4 I- -> 2 CuI v + I2}\]
Schweflige Säure und Thiocyanat
Schweflige Säure reduziert \(\ce{Cu^2+}\). In Gegenwart von Thiocyanat fällt weißes \(\ce{CuSCN}\):
\[\ce{2 Cu^2+ + SO2 + 2 SCN- + 2 H2O -> 2 CuSCN v + SO4^2- + 4 H+}\]
Cyanid
Überschüssiges \(\ce{KCN}\) reduziert den Amminkomplex. Die tiefblaue Lösung entfärbt sich, weil der farblose Cu(I)-Komplex \(\ce{[Cu(CN)4]^3-}\) entsteht. Ein Teil des Cyanids wird oxidiert:
\[\ce{2 [Cu(NH3)4]^2+ + 9 CN- + 2 OH- -> 2 [Cu(CN)4]^3- + OCN- + 8 NH3 + H2O}\]
Kupfer liegt im Cyanokomplex als Cu(I) vor. Die Formel lautet daher \(\ce{[Cu(CN)4]^3-}\) und nicht \(\ce{[Cu(CN)4]^2-}\).
Metallisches Eisen
Ein blanker Eisennagel überzieht sich mit rotbraunem Kupfer. Eisen reduziert \(\ce{Cu^2+}\) direkt zum Metall, also über Cu(I) hinaus:
\[\ce{Fe + Cu^2+ -> Fe^2+ + Cu}\]
Ungeeignete Reagenzien
Ionen wie \(\ce{Fe^3+}\), \(\ce{Zn^2+}\) oder \(\ce{Mn^2+}\) reduzieren \(\ce{Cu^2+}\) nicht. Eine Kupfersulfatlösung entfärbt sich mit Mangan(II) auch beim Erhitzen nicht. Ebenso bleibt \(\ce{CuSO4}\) mit Fehlingscher Lösung ohne roten Niederschlag, denn \(\ce{Cu2O}\) fällt erst mit einem Reduktionsmittel wie Glucose.
Quiz
Aussage 1
Gibt man überschüssiges Kaliumcyanid zu einer ammoniakalischen Kupferlösung, bildet sich der Kupfer(II)-Komplex \(\ce{[Cu(CN)4]^2-}\).
Cyanid reduziert Cu(II) zu Cu(I). Es entsteht der farblose Komplex \(\ce{[Cu(CN)4]^3-}\).
Aussage 2
Bei tropfenweiser Zugabe von verdünntem Ammoniak zu einer \(\ce{Cu^2+}\)-Lösung fällt zunächst schwarzes \(\ce{CuO}\) aus.
Es fällt blaues \(\ce{Cu(OH)2}\). Schwarzes \(\ce{CuO}\) entsteht erst beim Erhitzen.
Aussage 3
Kupfer(II)-Ionen oxidieren Iodid zu Iod und gehen dabei in schwerlösliches Kupfer(I)-iodid über.
Nach \(\ce{2 Cu^2+ + 4 I- -> 2 CuI + I2}\) entsteht weißes \(\ce{CuI}\), das Iod färbt braun.
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