Jaký je produkt reakce mědi a octa?
On 18 února, 2021 by adminProtáhl jsem měděný drát otvorem ve víčku láhve s vodou, naplnil jsem láhev do poloviny ~ octem a nechal ji přes noc . Část drátu uvnitř láhve, která nebyla v octě, zčerná. Opravdu černá. Proč je to ?!
UPDATE: Otřel jsem černé věci z papíru a teď to vypadá zelená na bílém papíře. Vypadá to, že přes noc oxidoval. Proč tak rychle?
Odpovědět
Myslím, že tato otázka souvisí podle principu Le Chatelier: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ konec {zarovnat} Zmínili jste, že polovina měděného drátu byla pod kyselinou octovou, takže nebyl v kontaktu s kyslíkem. Spodní část tedy neoxidovala. Horní část drátu byla v kontaktu s kyslíkem a reagovala na forma $ \ ce {Cu (II)} $ oxid. Protože v atmosféře uzavřené láhve byla pára kyseliny octové, kyselina dále reagovala s oxidem $ \ ce {Cu (II)} $ a vytvořila $ \ ce { Cu (II)} $ octan a wat ehm. Odstranění $ \ ce {CuO} $ proto tlačilo na oxidační reakci, aby pokračovala vpřed, čímž se vyrobilo více $ \ ce {CuO} $ a poté $ \ ce {Cu (II)} $ acetát. Výsledkem bylo, že horní část měděného drátu se přes noc stala tmavě modrou / zelenou kvůli barvě $ \ ce {Cu (OAc) 2} $.
Odpovědět
Pokud to na papíře vypadá zeleně / modře, pravděpodobně máte octan měďnatý. Pravděpodobně máte bezvodou verzi $ \ ce {Cu (OAc) 2} $, která je tmavší než vodní $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $
Obrázky z Wikipedie zahrnují:
Rychlost tvorby je vlastnost vlastní reaktantům a produktům, ale také závisí na teplotě.
Odpověď
Ve skutečnosti je jen malá nebo žádná reakce octa na kov mědi (proto je měděný drát v roztoku čirý). Stávající $ \ ce {Cu2O} $ povlak bude pomalu napaden a vytvoří octan měďný, který ve vzduchu / kyslíku vytvoří rozpustný octan měďnatý. Ten slouží jako slabý elektrolyt pro další elektrochemický útok kovového mědi s $ \ ce {O2} $ se zpožděním počátečního období.
Průchod vzduchu do řešení, nebo mnohem efektivnější, přidání $ \ ce {H2O2} $ podporuje elektrochemickou reakci, stejně jako přidání malého množství dobrého elektrolytu (jako $ \ ce {NaCl} $ , který se také komplexuje s nerozpustným měďem za vzniku rozpustné sloučeniny mědi). Existuje komerční použití elektrochemie citované na Wikipedii $ \ ce {^ {[1]}} $ , které se obecněji vyskytuje u mnoha přechodných kovů jiných než měď:
$$ \ ce {4Cu ^ + / Fe ^ {2 +} / Co ^ {2+} (aq) + O2 + 2 H + – > 4Cu ^ + / Fe ^ {3 +} / Co ^ {3+} + 2OH -} $$
Také:
$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (kde se předpokládá, že měď je rozpustná / komplexovaná)
která měď recykluje, aby byla první reakce aktivní. Zajímavé je, že pro ty, kteří spěchají, $ \ ce {Cu} $ / ocet / 3% $ \ ce {H2O2} $ a $ \ ce {NaCl} $ jako elektrolyt mohou být energickou reakcí s rychlým startem v mikrovlnné troubě! Podobně $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (nebo 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ je dostatečně energický, aby mohl být základem komerčního loužení měděné rudy (využívá vodné $ \ ce {NH3} $ se vzduchem a uhličitanem amonným, kde $ \ ce {NH3} $ působí jako komplexační prostředek, viz $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (oba zdroje berou na vědomí elektrochemické aspekty reakce).
Proč černá $ \ ce {CuO} $ (a základní měď acetát) na části měděného drátu vystavené vzduchu, kyselým výparům, vodní páře a prachovým částicím? Protože podle výše uvedené reakce předpokládám, že $ \ ce {CuO} $ a bazický octan měďnatý by byly očekávané produkty za podmínek nízké vody v přítomnosti kyslíku / vzduchu a H +. Prach, jak bych dále předpokládal, možná zdroj elektrolytu nebo jiných kovů, jako je železo.To by mohlo vést k tomu, že takzvaný redoxní pár upřednostňuje také recyklaci iontů mědi podle reakce:
$$ \ ce {Fe ^ {2+} + Cu ^ {2+} < = > Fe ^ {3+} + Cu ^ +} $$
Každý, kdo ohřívá kov mědi plamenem, si je vědom skutečnosti, že i při vysokých teplotách $ \ ce {Cu / Cu2O} $ NELZE snadno reagovat s kyslíkem ve vzduchu a vytvářet černé $ \ ce {CuO} $ (a použití metanového plamene je problematické, protože $ \ ce {CH4} $ může snížit jakýkoli vytvořený $ \ ce {CuO} $ zpět na $ \ ce {Cu} $ , tedy rozhodně špatná cesta k oxidu měďnatému).
Mnozí pravděpodobněji znají klíčovou elektrochemickou reakci uvedenou výše v případě kovového železa, což je proces popsaný jako výroba RUSTU. Zajímavé je, že Fe není snadno napaden studenými minerálními kyselinami, ale je s oxidačními kyselinami jako $ \ ce {HNO3} $ a dokonce slabý $ \ ce {HOCl} $ (kyselina chlorná). Přidejte kyslík a dokonce i slabý $ \ ce {H2CO3} $ (kyselina uhličitá) za přítomnosti $ \ ce {NaCl} $ bude elektrochemicky útočit na železný kov (a pomaleji také na měděný kov).
(Původní) odvození klíčové reakce výše, což je zjevně čistá reakce, je založena na citovaném radikálu chemie (H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao a ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .
Pro ty, kteří méně důvěřují teorii a touží po experimentálních výsledcích, viz moje ukázka cesty přípravy elektrochemického článku k $ \ ce {CuO} $ (s obrázky) v jednom z mých vláken zde $ \ ce {^ {[5]}} $ .
Reference
- https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide
- https://www.researchgate.net/publication/259637387_Ammonia_Leaching_A_New_Approach_of_Copper_Industry_in_Hydrometallurgical_Processes
- „Kinetika a mechanismus rozpouštění mědi ve vodném amoniaku“, na https://www.academia.edu/292096/Kinetics_and_Mechanism_of_Copper_Dissolution_In_Aqueous_Ammonia
- https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=154275#pid625574
- https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=84047#pid521659
odpověď
Stačí si znovu přečíst článek na Wikipedii o Verdigris a podle postupu přípravy popsaného výše v Nuygen je zřejmé, že produkt je klasický (s výjimkou použití měděného drátu místo měděného plechu s různou výškou oddělený od 5% octa) a přesně popsán na Wikipedii na https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . Cituji po částech:
„Verdigris je běžný název pro zelený pigment získaný aplikací kyseliny octové na měděné desky [2] nebo přírodní patina vytvořená při zvětrávání mědi, mosazi nebo bronzu a vystaven vzduchu nebo mořské vodě v průběhu času. Obvykle se jedná o zásaditý uhličitan měďnatý (Cu2CO3 (OH) 2), ale v blízkosti moře …. Pokud je v době zvětrávání přítomna kyselina octová, může se skládat z mědi (II) acetát. „
A:
„ Verdigris je variabilní chemická směs sloučenin, komplexů a vody …. Všechny komponenty jsou v neustále se měnící a komplexní rovnováze elektrochemické reakce. to závisí na okolním prostředí. “
To vše potvrzuje mou odpověď výše a zpochybňuje citovanou„ správnou “odpověď, že produkt je jednoduše octan měďnatý a podle mého názoru není příliš pravděpodobný, jak se tvrdí v odpovědi na tři věty „správná“, být jen suchý (bezvodý) octan měďnatý.
Ve skutečnosti souhlasím s Nuygenem ohledně několika tvrzení pravděpodobně založených přímo na jeho pozorováních (konkrétně komplexní směs se zjevnou přítomností CuO, přechod od světla (základní octan měďnatý na Wiki) k více barevným sůl, případně octan měďnatý (jak uvádí také Wikipedie).
Zde je video s vertikálně zavěšenými měděnými plechy na https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Všimněte si barvy produktu a porovnejte ji s popisem společnosti Nuygen.
Jako vedlejší poznámku, ocet není čistá zředěná kyselina octová. V závislosti na výchozích materiálech a způsobu zpracování , mohou být přítomny nečistoty.
Komentáře
- Necro, promiň, kamaráde 10/10 za úsilí. 0/10 již odpovědělo.
Napsat komentář