Aufgabe 3 – Versilbern von Gegenständen
Silber wird bereits seit Jahrtausenden aufgrund seiner Eigenschaften in verschiedenen Bereichen genutzt. Der Glanz und der hohe Wert von Silber sind Gründe dafür, dass Gegenstände versilbert werden. Dafür gibt es mehrere Verfahren.
Nenne das Prinzip einer Elektrolyse und gib den allgemeinen Aufbau einer Elektrolysezelle an.
Beschreibe die bei der Elektrolyse einer Silber(I)-nitrat-Lösung an den Elektroden stattfindenden Vorgänge auf Teilchenebene (M 1).
Formuliere die Reaktionsgleichung für die Elektrolyse (M 1).
Gib die an der Anode zu erwartende Beobachtung an (M 1).
Erläutere anhand von Standardpotenzialen, dass das Versilbern von Kupfergegenständen mit „Silbergel“ ohne Anlegen einer elektrischen Spannung erfolgt (M 2).
Beurteile, ob unabhängig von der Zeitdauer des Versilberungsprozesses und der eingesetzten Silbermenge durch die in M 1 beschriebene Elektrolyse oder das in M 2 beschriebene Silbergel eine dickere Silberschicht erzeugt werden kann.
Formuliere eine Reaktionsgleichung zur Bildung der schwarzen Schicht auf versilberten Gegenständen (M 3).
Erläutere daran das Donator-Akzeptor-Prinzip (M 3).
Beurteile beide Reinigungsverfahren unter dem Aspekt des Werterhalts einer Silberoberfläche (M 3, M 4).
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monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?M 1: Elektrolyse einer verdünnten Lösung von Silber(I)-nitrat
Eine neutrale wässrige Lösung von Silber(I)-nitrat 
kann mithilfe von Inert-Elektroden, die nur als Leiter für den elektrischen Strom dienen und an den eigentlichen Reaktionen nicht beteiligt sind, elektrolysiert werden (Abbildung 1). Die Nitrat-Ionen sind an den dargestellten Vorgängen ebenfalls nicht beteiligt.
Abbildung 1: Zelle zur Elektrolyse einer verdünnten Silber(I)-nitrat-Lösung mit Darstellung der Veränderungen auf Teilchenebene im stöchiometrischen Verhältnis
M 2: Versilbern von Gegenständen mit „Silbergel“
„Silbergel“ ist eine dickflüssige, wässrige Lösung, in der u. a. Silber(I)-Ionen enthalten sind. Mithilfe dieses Gels lassen sich Gegenstände, z. B. aus Kupfer, ohne Anlegen einer elektrischen Spannung innerhalb weniger Minuten versilbern. Dazu wird das „Silbergel“ auf den Gegenstand aufgetragen. Nach mehreren Minuten werden die Reste des „Silbergels“ abgewaschen – der Gegenstand ist von einer dünnen Silberschicht überzogen.
M 3: Korrosion von Silberoberflächen
Silberoberflächen unterliegen Korrosionsprozessen, die in der Alltagssprache als „Anlaufen von Silber“ bezeichnet werden. Vereinfacht lässt sich dieser Prozess wie folgt beschreiben:
Bei der Anwesenheit von kleinsten Mengen Schwefelwasserstoff 
in der Luft bildet sich schwerlösliches Silber(I)-sulfid 
das als schwarze Schicht auf versilberten Gegenständen sichtbar ist.
Abbildung 2: schematische Darstellung der Bildung einer schwarzen Schicht auf Silberoberflächen
M 4: Reinigung von Silberoberflächen
Zum Reinigen von Silberoberflächen mit einer schwarzen Schicht aus Silber(I)-sulfid werden zwei Haushaltstipps empfohlen:
Tipp 1:
Kleide eine Schüssel mit Aluminiumfolie aus. Lege den Gegenstand auf die Aluminiumfolie. Gib zwei Teelöffel Kochsalz hinzu und übergieße alles mit heißem Wasser. Nach einigen Minuten kann der saubere Gegenstand entnommen werden. Er muss nur noch trocknen.
Tipp 2:
Gib Zahnpasta auf den Gegenstand und reibe/poliere diesen mit einem Baumwolltuch, bis das Silber wieder sauber ist. Achtung: Wähle ein altes Baumwolltuch, da die schwarzen Rückstände im Tuch zurückbleiben.
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monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Nennen des Prinzips einer Elektrolyse:
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durch Anlegen einer elektrischen Spannung erzwungene Redoxreaktion
Angeben des allgemeinen Aufbaus:
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zwei mit einer Gleichspannungsquelle verbundene Elektroden
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die Elektroden tauchen in eine Elektrolyt-Lösung ein
Beschreiben der Vorgänge an den Elektroden:
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Am Plus-Pol bzw. an der Anode werden Elektronen entzogen.
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Hydroxid-Ionen geben Elektronen ab (Oxidation).
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Hydroxid-Ionen werden zu Sauerstoff-Molekülen oxidiert, dabei entstehen Wasser-Moleküle.
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Am Minus-Pol bzw. an der Kathode werden Elektronen zugeführt.
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Silber(I)-Ionen nehmen Elektronen auf (Reduktion).
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Silber(I)-Ionen werden zu Silber-Atomen reduziert.
Formulieren der Reaktionsgleichung für die Elektrolyse:
Angeben der Beobachtung an der Anode:
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Gasentwicklung
Erläutern des Versilberns von Kupfergegenständen:
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Redoxpaar mit kleinerem Potenzial: Oxidation läuft ab.
Redoxpaar mit größerem Potenzial: Reduktion läuft ab.
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Kupfer-Atome werden oxidiert und Silber(I)-Ionen werden reduziert
Beurteilen der Erzeugung einer dickeren Silberschicht:
„Silbergel“:
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nach Bilden der Silberschicht kein direkter Kontakt zwischen „Silbergel“ und Kupfergegenstand
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keine Redoxreaktion möglich, da keine Elektronenübertragung zwischen Kupfer-Atomen und Silber(I)-Ionen möglich
Elektrolyse:
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Silberschicht ist elektrisch leitfähig (Elektronenfluss nicht unterbrochen).
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Elektronenübertragung möglich, kontinuierliches Bilden von Silber-Atomen
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Sachurteil: Mithilfe der beschriebenen Elektrolyse lässt sich eine dickere Silberschicht erzeugen.
Formulieren einer Reaktionsgleichung zur Bildung einer schwarzen Schicht:
Erläutern des Donator-Akzeptor-Prinzips:
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Je ein Silber-Atom, der Elektronendonator, gibt ein Elektron ab.
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Je ein Sauerstoff-Atom im Sauerstoff-Molekül, der Elektronenakzeptor, nimmt zwei Elektronen auf.
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Elektronenübergang von Silber-Atomen zu Sauerstoff-Atomen im Sauerstoff-Molekül
Beurteilen beider Reinigungsverfahren:
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Tipp 1:
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Aluminium-Atome reduzieren Silber(I)-Ionen zu Silber-Atomen.
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Masse und somit Wert an Silber bleiben erhalten.
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Tipp 2:
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Silber(I)-sulfid wird abgerieben (Rückstände im Baumwolltuch).
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Masse und somit Wert an Silber nimmt ab.
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Sachurteil: Tipp 1 ist aus Sicht des Werterhalts besser.