Auflösungsgeschwindigkeit von Kupfer in verdünntem Benzaldehyd und ihre Abhängigkeit von der Viskosität
Authors: Schaaf Fritz 
Published: January 2005

Die von A. L. Bernoulli beobachtete Grünfärbung einer Lösung von Benzaldehyd in Chlorbenzol in Gegenwart von Kupfer beruht auf einer Reaktion zwischen Metal1 und Aldehyd und tritt auch dann ein, wenn der Benzaldehyd durch ein halogenfreies Lösungsmittel verdünnt wird. Der diese Grünfärbung bedingende Körper wurde dargestellt und von sich Benzaldehydkupfer genannt, er entsteht aus zwei Molekülen Benzaldehyd und einem Atom Kupfer. Eine entsprechende Reaktion geht auch dann vor sich, wenn man das Kupfer durch Pb, Zn, Ag, Mg, Co oder den Benzaldehyd durch p‐Toluylaldehyd oder durch p‐Chlorbenzaldehyd ersetzt. Diese Reaktion ist in der Hinsicht interessant, daß sie durch Auflösung eines Schwermetalls in einem Nichtelektrolyten eine neue molekulare Verbindung liefert.

Meine Versuche haben gezeigt, daß in einem bestimmten Zeitinterval1 der Quotient aufgelöste Kupfermenge Zeit konstant ist. Ich nenne diese Größe die Auflösungsgeschwindigkeit.

Ich führte die Messungen an einem nicht gerührten System durch, da ich fand, daß die umgesetzte Menge wenig von der Rührgeschwindigkeit abhängig ist

Die Auflösungsgeschwindigkeit ist nur von der Größe der Oberfläche des Kupfers abhängig, die angewandte Menge ist auf die Geschwindigkeit ohne Einfluß. Die Quadrate der Auflösungsgeschwindigkeiten verhalten sich wie die zugehörigen Oberflächen.

Die Auflösungsgeschwindigkeit hängt von der Fluidität der Lösung und deshalb auch vom Verdünnungsmittel ab. Wird die Fluidität kleiner als ungefähr 60, dann findet keine Reaktion zwischen Kupfer und Benzaldehyd statt.

Anwesende Benzoesäure hat keinen beschleunigenden Einfluß auf die Auflösungsgeschwindigkeit, hingegen vermindert sie die Fluidität der Lösung und bremst dadurch die Reaktion.

Die Auflösungsgeschwindigkeit des Kupfers ist von der Benzaldehydkonzentration abhängig. Sie wächst mit gesteigertem Benzaldehydgehalt, erreicht ein Maximum, nimmt dann wieder ab und wird zu Null, wenn der Benzaldehyd unverdünnt mit Kupfer zusammengebracht wird. Wählt man als Verdünnungsmittel Toluol, dann liegt das Maximum der Auflösungsgeschwindigkeit bei 16 Vol.‐%, verwendet man Benzol, dann ist es bei 14 Vol.‐%, Benzaldehydgehalt erreicht. Auch diese Verhältnisse stehen mit der Fluidität der Lösung in Zusammenhang. Die für jede Konzentration gemessene Auflösungsgeschwindigkeit ist die Resultante von zwei überlagerten Effekten. Mit steigender Benzaldehydkonzentration wird die aktive Masse einer Komponente vergrößert, was die Auflösungsgeschwindigkeit beschleunigt, während gleichzeitig die Fluidität der Lösung geringer wird, was die Auflösung des Kupfers hemmend beeinflußt. Ist die beschleunigende Wirkung großer als die Verzögerung durch eine kleinere Fluidität, dann steigt die Kurve; sie fällt, wenn umgekehrt der verminderten Fluidität durch einen erhöhten Benzaldehydgehalt eine größere Wirkung zukommt, als der gleichzeitig damit verbundenen Vergrößerung der aktiven Masse dieser Komponente. Die Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung verschiedener Verdünnungsmittel das Maximum der Auflösungsgeschwindigkeit bei der Temperatur 50° dann erreicht ist, wenn die Fluidität der Lösung etwa den Wert φ = 127 erlangt hat.

Die Auflösung einer festen in einer flüssigen Phase in einem nicht gerührten System ist in gleicher Weise eine Funktion der Temperatur wie die Umsetzungsgeschwindigkeit in einer homogenen Reaktion. Die Versuche zeigen jedoch, daß eine Temperatursteigerung um 1° in einem homogenen System eine größere Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit bedingt, als in der von mir beobachteten heterogenen Reaktion.