Harte Sulfide in Reaktionen mit Salpetersäure: Abituraufgaben 29 und 31

Analyse der Reaktionen von schwarzen Kupfer-, Silber-, Quecksilber- und Blei(II)-sulfiden mit konzentrierter Salpetersäure. Regeln für die Produktauswahl und Empfehlungen zur Vermeidung von Fehlern im Chemie-Abitur.

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Was sind schwere Sulfide

Schwere oder schwarze Sulfide nennt man vier unlösliche Schwermetallsulfide: CuS (Kupfer(II)-sulfid), Ag₂S (Silbersulfid), HgS (Quecksilbersulfid) und PbS (Bleisulfid). Sie alle sind schwarz gefärbt, was sich im Namen der Gruppe widerspiegelt.

Das Hauptmerkmal dieser Verbindungen ist ihre Beständigkeit gegenüber Nicht-oxidierenden Säuren. Mit verdünnter Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und verdünnter Schwefelsäure findet keine Austauschreaktion statt: Das Sulfid-Ion wird zu fest im Kristallgitter gehalten, und es wird kein Schwefelwasserstoff freigesetzt.

Gleichzeitig gehen schwarze Sulfide aktiv Redoxreaktionen mit starken Oxidationsmitteln ein. Im Chemie-Abitur handelt es sich dabei praktisch immer um die Reaktion mit konzentrierter Salpetersäure. Konzentrierte Schwefelsäure und verdünnte Salpetersäure sind in der Regel nicht Teil von Aufgaben zu diesem Thema.

Zwei Modelle der Redoxreaktion

Für jedes schwarze Sulfid sind formal zwei Oxidationsschemata möglich:

Beide Schemata sind chemisch korrekt, jedoch ist es bei der Bearbeitung von Abituraufgaben wichtig, dasjenige zu wählen, welches die reale Richtung des Prozesses widerspiegelt.

Thermodynamisches Kriterium für die Produktauswahl

Jede Reaktion ist bestrebt, irreversibel abzulaufen, d. h. in Richtung der Bildung des am wenigsten löslichen Produkts — eines Niederschlags oder eines Gases. Dies ist eine Folge der Thermodynamik: Die Verringerung der Produktkonzentration in Lösung verschiebt das Gleichgewicht nach rechts. Daher wird bei der Wahl zwischen den beiden Modelle dasjenige aufgeschrieben, bei dem sich unter den Produkten eine unlösliche Verbindung befindet.

Spezialfall: Silbersulfid

Ag₂SO₄ ist formal ein Niederschlag, daher erscheint das erste Modell logisch. Im Überschuss von konzentrierter HNO₃ bildet sich jedoch kein neutrales Silbersulfat: Es geht in ein lösliches saures Salz — Silberhydrogensulfat — über. Im Abitur werden saure Salze in solchen Gleichungen nicht erwartet, und die Antwort mit Ag₂SO₄ wurde von Experten abgelehnt und führte zu Berufungen.

Die einzig sichere Schreibweise erfolgt nach dem zweiten Modell: Die Reaktionsprodukte sind AgNO₃, H₂SO₄, NO₂ und H₂O. Der Schwefel geht vollständig in Schwefelsäure über, das Silber bildet einlösliches Nitrat.

Empfehlungen für die Bearbeitung im Abitur

Für eine sichere Bearbeitung der Aufgaben 29 und 31 wird empfohlen, sich an ein einheitliches Schema zu halten:

Beim Ausgleichen der Koeffizienten sollte die Elektronenbilanzmethode verwendet werden: Schwefel gibt 8 Elektronen ab (−2 → +6), Stickstoff nimmt 1 Elektron auf (+5 → +4 in NO₂).

Schlüsselpunkte

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