Hvad er produktet af en kobber- og eddike-reaktion?

Jeg synes, dette spørgsmål er relateret til Le Chateliers princip: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ ende {align} Du nævnte, at halvdelen af kobbertråden var under eddikesyren, så den ikke var i kontakt med ilt. Så den nederste del blev ikke oxideret. Den øverste del af ledningen var i kontakt med ilt og reagerede på danner $ \ ce {Cu (II)} $ oxid. Da der var eddikesyredamp i atmosfæren af den lukkede flaske, reagerede syren yderligere med $ \ ce {Cu (II)} $ oxid, hvilket skabte $ \ ce { Cu (II)} $ acetat og wat er. Fjernelsen af $ \ ce {CuO} $ pressede derfor oxidationsreaktionen for at gå videre, hvilket skabte mere $ \ ce {CuO} $ og derefter $ \ ce {Cu (II)} $ acetat. Som et resultat blev den øverste del af kobbertråden mørkeblå / grøn natten over på grund af farven på $ \ ce {Cu (OAc) 2} $.

Hvis det ser grøn / blå ud på papir, har du sandsynligvis kobber (II) acetat. Du har sandsynligvis den vandfri version $ \ ce {Cu (OAc) 2} $, som er mørkere end den vandfri $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $

Wikipedia-billeder inkluderer:

Dannelseshastigheden er en egenskab, der er forbundet med reaktanterne og produkterne, men det afhænger også af temperaturen.

Faktisk er der ringe eller ingen reaktion af eddike på kobbermetal (derfor er kobbertråden i opløsning klar). Eksisterende $ \ ce {Cu2O} $ -belægning vil langsomt blive angrebet og danne et cuprous acetat, som i luft / ilt skaber opløseligt kobberacetat. Sidstnævnte fungerer som en svag elektrolyt til et yderligere elektrokemisk angreb af kobbermetallet med $ \ ce {O2} $ underlagt en startforsinkelsesperiode.

At føre luft ind i løsningen, eller meget mere effektiv, tilføjer $ \ ce {H2O2} $ fremmer den elektrokemiske reaktion, ligesom tilføjelse af en lille mængde af en god elektrolyt (som $ \ ce {NaCl} $ , som også sammensættes med uopløselig kobber, der danner en opløselig kobberforbindelse). Der er en kommerciel anvendelse af den elektrokemi, der er citeret i Wikipedia $ \ ce {^ {[1]}} $ , som mere generelt forekommer med mange andre overgangsmetaller end kobber:

$$ \ ce {4Cu ^ + / Fe ^ {2 +} / Co ^ {2+} (aq) + O2 + 2 H + – > 4Cu ^ + / Fe ^ {3 +} / Co ^ {3+} + 2OH -} $$

Også:

$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (hvor cuprous antages at være opløselig / sammensat)

som genbruger cuprous for at holde den første reaktion aktiv. Interessant for dem, der har travlt, $ \ ce {Cu} $ / eddike / 3% $ \ ce {H2O2} $ og $ \ ce {NaCl} $ som en elektrolyt kan være en kraftig reaktion med en hurtig start i en mikrobølgeovn! Relateret $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (eller 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ er tilstrækkelig energisk til at være grundlaget for kommerciel kobbermalmudvaskning (anvender vandig $ \ ce {NH3} $ med luft og ammoniumcarbonat, hvor $ \ ce {NH3} $ fungerer som et kompleksdannende middel, se $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (begge kilder bemærker de elektrokemiske aspekter af reaktionen).

Nu, hvorfor den sorte $ \ ce {CuO} $ (og grundlæggende kobber acetat) belægning på den del af kobbertråden, der udsættes for luft, sure dampe, vanddamp og støvpartikler? Fordi ifølge reaktionen ovenfor antager jeg, at $ \ ce {CuO} $ og basisk kobberacetat ville være de forventede produkter under lave vandforhold i nærvær af ilt / luft og H +. Støvet, vil jeg yderligere spekulere i, måske en kilde til en elektrolyt eller andre metaller som jern.Dette kan resultere i et såkaldt redox-par, der foretrækker også at genbruge kobberionerne pr. Reaktion:

$$ \ ce {Fe ^ {2+} + Cu ^ {2+} < = > Fe ^ {3+} + Cu ^ +} $$

Nu er enhver, der har opvarmet kobbermetal i en flamme klar over det faktum, at $ \ ce {Cu / Cu2O} $ selv ved høje temperaturer reagerer IKKE let med ilt i luft for at skabe sort $ \ ce {CuO} $ (og brug af en metanflamme er problematisk da $ \ ce {CH4} $ kan reducere enhver oprettet $ \ ce {CuO} $ tilbage til $ \ ce {Cu} $ , så en bestemt dårlig vej til kobberoxid).

Mange er mere sandsynligt fortrolige med den centrale elektrokemiske reaktion, der er citeret ovenfor i tilfælde af metaljern, en proces beskrevet som produktionen af RUST. Interessant nok er Fe ikke let angrebet af kolde mineralsyrer, men er med oxiderende syrer som $ \ ce {HNO3} $ og endda svag $ \ ce {HOCl} $ (hypochlorsyre). Tilsæt ilt og endda svag $ \ ce {H2CO3} $ (kulsyre) i nærvær af $ \ ce {NaCl} $ vil angribe jernmetal elektrokemisk (og, langsommere, kobbermetal også).

Den (originale) afledning af nøglereaktionen ovenfor, som tilsyneladende er en nettoreaktion er baseret på citeret radikal kemi (af H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao og ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .

For dem, der stoler mindre på teori og ønsker eksperimentelle resultater, se min demonstrerede elektrokemiske celleforberedelsessti til $ \ ce {CuO} $ (med billeder) i en af mine tråde her $ \ ce {^ {[5]}} $ .

Referencer

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide
2. https://www.researchgate.net/publication/259637387_Ammonia_Leaching_A_New_Approach_of_Copper_Industry_in_Hydrometallurgical_Processes
3. “Kinetik og mekanisme til kobberopløsning i vandig ammoniak”, ved https://www.academia.edu/292096/Kinetics_and_Mechanism_of_Copper_Dissolution_In_Aqueous_Ammonia
4. https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=154275#pid625574
5. https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=84047#pid521659

Læs bare Wikipedia-artiklen om Verdigris igen, og det er klart pr. klargøringsvej beskrevet af Nuygen ovenfor, at produktet er klassisk (undtagen brugen af en kobbertråd i stedet for en kobberplade med en varierende højde adskillelse fra 5% eddike), og præcist beskrevet af Wikipedia på https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . For at citere, i dele:

“Verdigris er det almindelige navn for et grønt pigment opnået ved anvendelse af eddikesyre på kobberplader [2] eller den naturlige patina dannet, når kobber, messing eller bronze er forvitret og udsættes for luft eller havvand over tid. Det er normalt et basisk kobbercarbonat (Cu2CO3 (OH) 2), men nær havet …. Hvis eddikesyre er til stede på vejrforholdets tidspunkt, kan det bestå af kobber (II) acetat. “

Og:

” Verdigris er en variabel kemisk blanding af forbindelser, komplekser og vand …. Alle komponenter er i en konstant skiftende og kompleks elektrokemisk reaktionsligevægt det afhænger af det omgivende miljø. “

Alt dette bekræfter mit svar ovenfor og udfordrer det citerede” korrekte “svar om, at produktet simpelthen er kobber (ll) acetat og efter min mening ikke alt for sandsynligt, som det blev hævdet i det “rigtige” svar på tre sætninger, at det bare var tørt (vandfrit) kobberacetat.

Faktisk er jeg enig med Nuygen i flere af påstande, der sandsynligvis er baseret direkte på hans observationer (nemlig en kompleks blanding med en tilsyneladende tilstedeværelse af CuO, et skift fra lys (basisk kobberacetat pr. Wiki) til mere farvet salt, muligvis kobberacetat (som også nævnt af Wikipedia).

Her er en video med lodret ophængte kobberark på https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Bemærk produktets farve og sammenlign med Nuygens beskrivelse.

Som en sidebemærkning er eddike ikke ren fortyndet eddikesyre. Afhængig af kildematerialet og behandlingsmetoden , urenheder kan være til stede.

Kommentarer

• Necro, undskyld bud. 10/10 for indsats. 0/10 allerede besvaret.