Kupellation

Die Kupellation oder das Kupellationsverfahren ist ein Verfahren zur Abtrennung von Edelmetallen, z. B. Gold oder Silber, aus Legierungen mit unedleren Metallen. Der Prozess ist auch als Abtreiben oder Treibarbeit bekannt. Das verunreinigte Metall wird mit Blei legiert und dieses nimmt die Verunreinigungen in sich auf. Das entstehende Bleioxid wird mitsamt den unedleren Metalloxiden von einem porösen Tiegelchen, der Kupelle oder Kapelle aufgesaugt. Es ist ein entscheidender Verfahrensschritt bei der Silberverhüttung. Gold und Silber lassen sich auf diese Weise jedoch nicht voneinander scheiden.

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Einsatzgebiete

• Probierwesen, zur Bestimmung des Silbergehalts in Bleierzen
• Analyse des Edelmetallgehalts (Feuerprobe) von Metalllegierungen
• Recycling von edlen Metallen
• Silberverhüttung

Verfahren

Die Kupellation nutzt den Umstand der unterschiedlichen Sauerstoffaffinität der beteiligten Metalle aus. Edle Metalle wie Silber und Gold lassen sich nur sehr schwer oxidieren. Unedle Metalle hingegen können im flüssigen Zustand sehr leicht oxidiert werden. Edelmetalle lassen sich so bis 99,99% reinigen.

Zur Durchführung der Kupellation wird das zu prüfende Metall mit etwa der doppelten Masse an Blei in einer Kupelle im sog. Probierofen in oxidierender Atmosphäre geschmolzen. Folgende chemische Reaktion läuft dabei ab:

2 Pb_{+Metalllegierung} + O₂ → PbO_{+unedle Metalloxide} + Pb_{+edle Metalle}

Auf diese Weise wird die Konzentration des edlen Metalles während der Oxidation stetig größer, bis das gesamte Blei in Blei(II)-oxid (Bleiglätte) umgewandelt und auch die begleitenden Metalle oxidiert sind. Aufgrund der geringeren Oberflächenspannung der Oxidschmelze wird diese von der Kupelle aufgesaugt, während die Edelmetalle als kleine Perle, das Güldischsilber, zurückbleibt. Aus Bleiglätte lässt sich durch Schmelzen in reduzierender Atmosphäre wieder Blei darstellen. Der Teil des Bleis, der als gasförmiges Bleioxid oder Bleidampf entweicht, geht allerdings verloren.

Die Kupelle ist ein tiegelartiges Gefäß, jedoch aus porösem Material. Durch die im Unterschied zum gewöhnlichen Tiegel sehr viel größere Oberfläche des Schmelze werden die Oxidationsprozesse beschleunigt. Hergestellt werden Kupelle aus Pflanzenasche, Knochenasche und Magnesia, um eine chemische Reaktion mit dem Bleioxid zu verhindern. Georg Agricola berichtet auch von der Notwendigkeit, die Kupelle vor dem Gebrauch auszuglühen, um ein Herausspritzen des Bleis beim Schmelzen zu verhindern. Dies wurde als Abätmen bezeichnet.

Berechnung des Feingehalts

Das zu prüfende Metall wird vor und nach der Kupellation gewogen. Anhand des Unterschieds lässt sich sein Feingehalt berechnen:

Dabei ist m₁ die ursprüngliche Legierungsmasse und m₂ die Masse des Regulus.

Geschichte

Edelmetall- und Bleifunde in Anatolien des dritten vorchristlichen Jahrtausends, mindestens aber 2500 vor Christus, lassen die Verwendung der Kupellation für deren Gewinnung glaubhaft erscheinen¹. Aus römischer Zeit sind uns Kupelle bekannt. Sie werden in das erste vorchristliche Jahrhundert datiert. Da die Kupelle mit Bleioxid vollgesogen sind, erhalten sie sich im Boden sehr gut. Plinius der Ältere berichtet in seiner Naturkunde von der Anwendung der Kupellation zur Silberverhüttung.

Literatur

1. Zimmermann, Th 2005. Zu den frühesten Blei- und Edelmetallfunden aus Anatolien - Einige Gedanken zu Kontext und Technologie. Der Anschnitt, 57.Jahrgang, S.5-6. Deutsches Bergbaumuseum. Bochum.
2. Presbyter, Theophilus. De diversis artibus. 12.Jhdt.
3. Agricola, G. 1556. De re metallica.
4. Craddock, P.T. 1995. Early Metal Mining and Production, S.205ff.
5. Martinon-Torres, M., Rehren, Th. & van Osten, S. 2003. A 16th century lab in a 21st century lab: archaeometric study of the laboratory equipment from Oberstockhall (Kirchberg am Wagram, Austria). Antiquity 77 (298).

Siehe auch

• Goldgewinnung