The Structural Chemistry of Fehling's Solution

Fehlingsche Lösung

Die Fehlingsche Lösung kennt fast jeder, der irgendwann einmal ein Chemiepraktikum an einer Universität absolviert hat. Bis heute wird diese Lösung als einfaches Nachweismittel für die Anwesenheit reduzierender Verbindungen verwendet. Insbesondere kann man mit diesem Reagenz reduzierende und nicht-reduzierende Zucker voneinander unterscheiden. Zur Herstellung des Nachweisreagenzes mischt man eine verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung mit einer alkalischen Kaliumnatriumtartrat-Lösung. Tartrat ist das Anion der Weinsäure. Die frisch zubereitete Lösung besitzt durch Komplexbildung zwischen den Kupfer-Ionen und den Tatrat-Ionen eine bunkelblaue Farbe. Wenn dieses Reagenz zur Lösung eines reduzierenden Stoffes gegeben wird, fällt nach kurzer Zeit ein rotbrauner Niederschlag von Kupfer(I)-oxid aus. Dann ist der Nachweis positiv.

Bisher wusste man wenig über die Art der Komplexverbindung im Nachweisreagenz. Sandra Albrecht und Peter Klüfers gelang nunmehr die Aufklärung der vorliegenden Komplexverbindungen. Sie berichteten kürzlich in der Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie über die Strukturen der in diesem Reagenz enthaltenen Verbindungen (Z. Anorg. Allg. Chem. 2013, 639, 280–284). Dabei konnten sie drei Verbindungen mittels Einkristall-Strukturanalyse charakterisieren. Als Beispiel wird hier eine der drei Verbindungen vorgestellt. Es handelt sich um Na₆[Cu(tartrat)₂]·14H₂O. In dieser Verbindung sind zwei Tartrat-Anionen an ein Kupfer-Ion gebunden (Abb 1). 

Abb. 1: [Cu(tartrat)₂]^6--Anion aus der Strukturanalyse (Kupfer = gelb, Sauerstoff = blau, Kohlenstoff = dunkelgrau, Wasserstoff = hellgrau).

Weiterhin sind im Kristallgitter sechs Natrium-Ionen und 14 Moleküle Wasser gebunden. Diese machen die Struktur leider etwas unübersichtlich. Die dem Kupfer am nächsten liegenden Natriumatome und einige Wassermoleküle sind in Abb. 2. dargestellt. In Lösung dissoziieren die Natrium-Ionen und werden von einer Hydrathülle umgeben. Sie liegen dann z.B. als [Na(H₂O)₆]⁺ vor, während das Komplex-Anion [Cu(tartrat)₂]^6- auch in Lösung erhalten bleibt.

Abb. 2: Struktureinheit Na₂[Cu(tartrat)₂]^4-aus der Strukturanalyse (Natrium = rosa, Kupfer = gelb, Sauerstoff = blau, Kohlenstoff = dunkelgrau, Wasserstoff = hellgrau).

p.s. Dank an Florian B. für den Hinweis auf diese Publikation!