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Bleibaum
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Bleibaum

Das folgende Experiment ist ein Klassiker. Es ist einfach und schön und seit knapp 300 Jahren in der hier wiedergegebenen Form bekannt.


Geräte:
100-ml-Weithalsglas mit Stopfen, Waage, Messzylinder 100 ml, Trichter mit Filter, Zinkstange


Chemikalien:
Blei-II-acetat (N, T)


Essigsäure (C)


Natriumsulfid (C, N, T)


Salzsäure 25% (C)


____________

Blei (N, T)


Zinkacetat (Xn)




Durchführung:
Für den Versuch benötigt man eine 100-ml-Weithalsflasche aus weißem Glas, die mit einem passenden Korkstopfen versehen wird. In den Stopfen bohrt man ein Loch, in das eine passende Zinkstange mit einem Tropfen Alleskleber eingeklebt wird.
Unter Zugabe einiger Tropfen Essigsäure stellt man eine Lösung von 5-10 g Blei-II-acetat in 100 ml Wasser her. Der Versuch funktioniert in einem weiten Konzentrationsbereich, mehr als 10% sollte man aber nicht verwenden, sonst wird der Bleibaum zu dicht und zu feinblättrig. Es sollte nicht zu viel Essigsäure zugegeben werden (8-10 Tropfen). Wenn die Lösung noch trübe ist, wird sie mehrmals durch dasselbe Filter filtriert bis sie ganz klar durchläuft. Die mit der Bleiacetatlösung gefüllte Flasche wird an einem Ort aufgestellt, wo sie, ohne bewegt zu werden, 24 Stunden ruhig stehen bleiben kann. Sobald der Kork mit der Zinkstange aufgesetzt wird, überzieht sich diese mit einer schwarzen Schicht, in der sich nach wenigen Minuten kleine glitzernde Kristalle erkennen lassen. Der Bleibaum wächst etwa 24 Stunden lang. Die blättrigen Bleikristalle sind sehr dünn und hängen nur lose zusammen. Bei unvorsichtigem Bewegen des Gefäßes brechen sie ab und fallen zu Boden.

Nach etwa 24 Stunden ist das Blei quantitativ aus der Lösung ausgeschieden und eine äquivalente Menge Zink ist in Lösung gegangen. Wenn man den Korken mit dem Zinkstab abnimmt, erkennt man, daß dieser merklich dünner geworden ist. Die Flüssigkeit wird vom Blei abgegossen, dieses, das sich zu einem porösen Klumpen zusammenballt, mehrmals gut mit Leitungswasser ausgewaschen und dann 2-3 mal mit je 100 ml destilliertem Wasser ausgekocht. Dabei trübt sich das Wasser indem ein wenig Blei in Hydroxid übergeht. Zuletzt presst man auf saugfähigem Papier gut ab und trocknet auf einem Uhrglas. Erhalten habe ich aus 8,25 g Bleiacetat 4,52 g metallisches Blei.

Die zurückbleibende Lösung wird folgendermaßen auf Blei geprüft: man gibt 10 Tropfen davon zu einer Mischung von 2-3 Tropfen Natriumsulfidlösung, 2-3 Tropfen Salzsäure (25%) und 2 ml Wasser. Wenn die entstehende Mischung farblos ist, ist kein Blei mehr vorhanden. Reste von Blei lassen sich durch die Bildung von schwarzem Bleisulfid leicht erkennen. In diesem Fall muss man den Zinkstab nochmals für einige Stunden in die Lösung eintauchen lassen. Die abgegossene Lösung filtriert man in eine Kristallisierschale, deckt diese mit einem Fitrierpapier ab und lässt auf der Heizung eindunsten. Dabei kristallisiert das Zinkacetat-2-hydrat aus.


Entsorgung:
Das Blei und das Zinkacetat werden zu weiteren Versuchen aufbewahrt. Wenn die Produkte entsorgt werden müssen, müssen sie zu den anorganischen Schwermetallabfällen gegeben werden.


Erklärung:
Aus einer Bleisalzlösung scheidet sich im Kontakt mit dem Zinkstab metallisches Blei ab, während Zink dafür in Lösung geht:

Pb(CH3COO)2 + Zn ---> Zn(CH3COO)2 + Pb

beziehungsweise:

Pb2+ + Zn ---> Pb + Zn2+

Das Normalpotential des Bleis beträgt -0,125 V, dasjenige des Zinks -0,79 V, Blei ist also das elektropositivere Element. Die Zinkatome geben daher Elektronen an die Bleiionen ab. Umgangssprachlich sagt man, Blei sei edler als Zink und Zink unedler als Blei. Die entstehenden Bleikristalle sind umso größer, je langsamer sie wachsen, d.h. je verdünnter die Lösung ist. Daher werden die „Äste“ und „Blätter“ des Bleibaumes nach außen hin immer größer. Aus demselben Grund ist es empfehlenswert, nicht zu konzentrierte Bleiacetatlösungen zu verwenden.

Nach der Stöchiometrie – Bleiacetat-3-Hydrat enthält 54,6% Blei – müsste ich aus meinen 8,25 g Bleiacetat 4,5 g Blei erhalten haben. Daß es trotz leichter Verluste (etwas Blei geht beim Auswaschen verloren) sogar ein wenig mehr wurde, liegt daran, daß sich ein Teil des Bleis oxydiert wie an dem leichten gelbgrauen Anflug zu erkennen ist, den das getrocknete Endprodukt besitzt.

Daß sich edlere Metalle auf unedleren abscheiden war den Alchemisten seit dem Mittelalter bekannt. Die dabei entstehenden, pflanzenartigen Kristalle bestätigten sie darin, daß in der Natur alles eines sei –„hen to pan“, wie es schon in den alexandrinischen Schriften der Alchemie heißt. Das Leben, das Organische, ist mit dem Anorganischen, den Metallen und dem Kosmischen durch geheimnisvolle Kräfte verbunden. Die Alchemisten sahen darin einen Schritt auf dem Weg zur Umwandlung der Metalle und zur Schaffung künstlichen Lebens. Der Alchemist Michael Sendigovius (1566 – 1636) schreibt in seinem 1618 erschienenen Werk „Tripus Chymicus Sendigovianus“ („Dreifaches chemisches Kleinod“):

“… Beachte jetzt, daß die Kräfte der Planeten nicht hinauf sondern herunter steigen, und dieses hat die Erfahrung selbst gegeben, da aus Venere nicht Mars, sondern aus dem Marte Venus wird, als einen Kreis niedriger ist. Also wird auch Jupiter gar leichte in Mercurium verwandelt, dieweilen der Jupiter der zweite an dem Firmament und und der Mercurius der zweite an der Erde ist. Saturnus der erste an dem Himmel, Luna die erste an der Erde. Sol vermischt sich mit allen, wird aber niemals durch die unteren verbessert ….“

Um diesen Text zu verstehen muss man wissen, daß zu Sendigovius Zeiten wie schon im Altertum letztlich nur sieben Metalle bekannt waren, geanu so viele wie man Planeten kannte (Sonne und Mond eingerechnet). Im Sinne der kosmischen Harmonie wurde jedem Planeten ein Metall zugordnet: Saturn entsprach dem Blei, Jupiter dem Zinn, Mars dem Eisen, Venus dem Kupfer und Merkur dem Quecksilber. Das Silber war dem Mond und das Gold natürlich der Sonne zugeordnet. Insofern beschreibt der Text korrekt die Beobachtung, daß Kupfer (Venus) durch Eisen (Mars) aus seinen Lösungen abgeschieden wird und Quecksilber (Merkur) durch Zinn (Jupiter).
Sendigovius glaubte an die Umwandlung der Metalle ineinander und an die Existenz des Steins der Weisen und soll vor Kaiser Rudolph II. eine gelungene Transmutation durchgeführt haben. Demgegenüber vermutete schon der Physiker und Philosoph Joachim Jungius (1587 – 1657), daß:

“…es irren diejenigen, die der Meinung sind, Eisen in Vitriollösung gelegt, werde in Kupfer verwandelt. Wahr ist allerdings, daß eiserne Stäbchen in Wasser, die blauen Vitriol reichlich enthalten, so mit Kupfer gewissermassen bekleidet werden, daß das Eisen aus demselben wie aus einer Scheide herausgezogen werden kann. „

Jungius hing der Korpuskulartheorie der Materie an. Er war quasi ein Nachläufer Demokrits und Epikurs und Vorläufer unserer modernen Atomtheorie. Unter anderem prägte er den Begriff der Reduktion, den wir sinnverwandt noch heute in der Chemie verwenden:

“Ein Körper wird reduziert, … wenn er, nachdem er durch irgendeine Änderung entstanden ist, wieder in denselben Körper übergeht, aus dem er entstanden ist.“

Der Bleibaum - dessen Erzeugung erst nach der Entdeckung des Elements Zink (um 1700) gelingen konnte – ist ein besonders schönes Metall-Kristallisationsexperiment. Der Apotheker Johann Christian Wiegleb (1732 – 1800) , ein Mann der Aufklärung, beschrieb ihn in seinem berühmten Werk „Magia Naturalis“ („Die natürliche Magie“) noch ganz in der Sprache der Alchemisten als Arbor Saturni, also „Saturnbaum“. Die klassische Versuchsbeschreibung, gibt Adolf Stöckhardt in seiner „Schule der Chemie“ (erste Auflage 1846) die auch dem hier beschriebenen Vorgehen zugrunde liegt. Aus Stöckhardts Buch stammt das unten wiedergegebene, immer wieder reproduzierte, Bild eines Bleibaumversuches.


Literatur:
Krätz, Otto: Historische chemische und physikalische Versuche; Aulis Verlag Deubner Co KG Köln 1979; ISBN 3-7614-0419-0
Lassar-Kohn: Ad. Stöckhardts Schule der Chemie oder erster Unterricht in der Chemie, versinnbildlicht durch einfache Experimente; 20. Auflage, Verlag Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1900;
Maldener, Reiner: Schlaglichter der Chemiegeschichte; Verlag Harri Deutsch Thun und Frankfurt/Main 1998; ISBN 3-8171-1538-5


Bilder:

Filtrieren der Bleiacetatlösung in das Ansatzgefäß, links der Kork mit eingeklebtem Zinkstab


der Bleibaum nach 4 Stunden


der Bleibaum nach 14 Stunden


und nach 20 Stunden


Bleibaumversuch aus "Ad. Stöckhardts Schule der Chemie" (Bibliographie siehe unter "Literatur")


ausgefälltes Blei


Zinkacetat als Nebenprodukt

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Ein sehr sehr schöner versuch und Schöne Bilder Klasse! Mr. Green

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Kurz und bündig: Einfach ein schöner Klassiker - hervorragend dokumentiert!

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Meinen beiden Vorrednern kann ich nur zustimmen! Toller Versuch und schön dokumentiert Smile

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Ein klassischer "lemmi" klappt übrigens auch sehr gut mit Cadmiumsulfat... Wink

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Der Versuch dient mittlerweile als Quelle bei Wikipedia.

http://de.wikipedia.org/wiki/Metallbaum
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...das spricht doch wohl für Qualität!

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fühle mich geehrt! Very Happy

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