Mikä on kuparin ja etikan reaktion tulos?

Mielestäni tämä kysymys liittyy Le Chatelier -periaatteen mukaan: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ loppu {kohdista} Mainitsit, että puolet kuparilangasta oli etikkahapon alla, joten se ei ollut kosketuksessa hapen kanssa. Siksi alaosa ei hapettu. Langan yläosa oli kosketuksessa hapen kanssa ja reagoi muodosta $ \ ce {Cu (II)} $ -oksidia. Koska suljetun pullon ilmakehässä oli etikkahappohöyryä, happo reagoi edelleen $ \ ce {Cu (II)} $ -oksidin kanssa ja loi $ \ ce { Cu (II)} $ asetaatti ja wat er. Siksi $ \ ce {CuO} $ poistettiin hapettumisreaktiosta eteenpäin, jolloin saatiin lisää $ \ ce {CuO} $ ja sitten $ \ ce {Cu (II)} $ asetaattia. Tämän seurauksena kuparilangan yläosasta tuli yön yli tummansininen / vihreä johtuen $ \ ce {Cu (OAc) 2} $ -väristä.

Jos se näyttää paperilla vihreältä / siniseltä, sinulla on todennäköisesti kupari (II) -asetaattia. Sinulla on todennäköisesti vedetön versio $ \ ce {Cu (OAc) 2} $, joka on tummempi kuin vesipitoinen $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $

Wikipedia-kuvat sisältävät:

Muodostumisnopeus on reagensseille ja tuotteille ominainen ominaisuus, mutta se riippuu myös lämpötilasta.

Itse asiassa etikan reaktio kuparimetallissa ei juurikaan ole ollenkaan (täten liuoksessa oleva kuparilanka on kirkasta). Olemassa olevaan $ \ ce {Cu2O} $ -pinnoitteeseen hyökätään hitaasti, jolloin muodostuu kupariasetaatti, joka ilmassa / hapessa muodostaa liukoisen kupariasetaatin. Jälkimmäinen toimii heikkona elektrolyytinä kuparimetallin uudelleenkemialliselle hyökkäykselle $ \ ce {O2} $ kanssa aloitusajan viiveellä.

Ilman siirtäminen liuokseen tai paljon tehokkaampaa, jos lisäät $ \ ce {H2O2} $ , edistetään sähkökemiallista reaktiota samoin kuin pienen määrän lisääminen. hyvää elektrolyyttiä (kuten $ \ ce {NaCl} $ , joka myös kompleksoituu liukenemattoman kuparin kanssa muodostaen liukoisen kupariyhdisteen). Wikipediassa $ \ ce {^ {[1]}} $ mainittua sähkökemiaa on kaupallisesti käytetty, ja sitä esiintyy yleisemmin useilla muilla siirtymämetalleilla kuin kuparilla:

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

Lisäksi:

$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (jossa kuparin oletetaan olevan liukoinen / kompleksoitu)

joka kierrättää kuparin pitääkseen ensimmäisen reaktion aktiivisena. Kiinnostavaa on, että kiireisille $ \ ce {Cu} $ / vinegar / 3% $ \ ce {H2O2} $ ja $ \ ce {NaCl} $ elektrolyyttinä voivat olla voimakas reaktio nopeasti käynnistämällä mikroaaltouuni! Tähän liittyen $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (tai 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ on riittävän energinen ollakseen kaupallisen kuparimalmin huuhtoutumisen perustana (käyttää vesipitoista $ \ ce {NH3} $ , jossa $ \ ce {NH3} $ toimii kompleksinmuodostajana, katso $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (molemmat lähteet ottavat huomioon reaktion sähkökemialliset näkökohdat).

Miksi musta $ \ ce {CuO} $ (ja peruskupari asetaatti) pinnoite kuparilangasta, joka on alttiina ilmalle, happohöyryille, vesihöyrylle ja pölyhiukkasille? Koska yllä olevan reaktion mukaan oletan, että $ \ ce {CuO} $ ja emäksinen kupariasetaatti olisivat odotettavissa olevia tuotteita matalan veden olosuhteissa hapen / ilman läsnä ollessa ja H +. Pöly, spekuloin edelleen, ehkä elektrolyytin tai muiden metallien kuten raudan lähde.Tämä voi johtaa niin kutsuttuun redox-pariskuntaan, joka suosii myös kupari-ionien kierrättämistä reaktion mukaan:

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

Jokainen, joka on kuumentanut kuparimetallia liekissä, on tietoinen siitä, että jopa korkeissa lämpötiloissa $ \ ce {Cu / Cu2O} $ EI reagoi helposti ilmassa olevan hapen kanssa muodostaen mustan $ \ ce {CuO} $ (ja metaaniliekin käyttö on ongelmallista, koska $ \ ce {CH4} $ voi vähentää minkä tahansa luodun $ \ ce {CuO} $ takaisin arvoon $ \ ce {Cu} $ , joten selvästikin huono polku kuparioksidiin).

Monet ovat todennäköisemmin perehtyneet edellä mainittuun keskeiseen sähkökemialliseen reaktioon metalliraudan tapauksessa, kuvattu prosessi kuin RUST: n tuotanto. Mielenkiintoista on, että kylmät mineraalihapot eivät hyökkää helposti Fe: lle, mutta hapettavien happojen kanssa se on $ \ ce {HNO3} $ ja jopa heikko $ \ ce {HOCl} $ (hypokloorihappo). Lisää happea ja jopa heikkoa $ \ ce {H2CO3} $ (hiilihappo) $ \ ce {NaCl} läsnä ollessa $ hyökkää sähkökemiallisesti rautametallia (ja hitaammin myös kuparimetallia) vastaan.

Edellä olevan avaimen reaktion (alkuperäinen) johdannainen, joka on ilmeisesti nettoreaktio, perustuu mainittuihin radikaaleihin kemia (H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao ja ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .

Niille, jotka luottavat vähemmän teoriaan ja haluavat kokeellisia tuloksia, tutustu osoittamaani sähkökemiallisen kennon valmistelupolku $ \ ce {CuO} $ (kuvilla) yhdessä ketjussani $ \ ce {^ {[5]}} $ .

Viitteet

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 / a>
3. https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=154275#pid625574
4. https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=84047#pid521659

Lue vain Wikipedia-artikkeli Verdigrisistä uudelleen, ja yllä olevan Nuygenin kuvaaman valmistuspolun mukaan on selvää, että tuote on klassinen (lukuun ottamatta kuparilangan käyttöä kuparilevyn sijasta, vaihtelevalla korkeudella erotus 5-prosenttisesta etikasta), ja Wikipedia on tarkasti kuvannut sen osoitteessa https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . Lainaten, osittain:

”Verdigris on yleinen nimi vihreälle pigmentille, joka saadaan levittämällä etikkahappoa kuparilevyihin [2] tai luonnolliseen patinaan, joka muodostuu kuparin, messingin tai pronssin siedessä ja se on alttiina ilmalle tai merivedelle ajan myötä. Se on yleensä emäksinen kuparikarbonaatti (Cu2CO3 (OH) 2), mutta lähellä merta …. Jos etikkahappoa on läsnä sään aikana, se voi koostua kuparista (II) asetaatti. ”

Ja:

” Verdigris on vaihteleva kemiallinen seos yhdisteitä, komplekseja ja vettä …. Kaikki komponentit ovat jatkuvasti muuttuvassa ja monimutkaisessa sähkökemiallisessa reaktiotasapainossa. se riippuu ympäröivästä ympäristöstä. ”

Kaikki tämä vahvistaa yllä olevan vastaukseni ja haastaa mainitun” oikean ”vastauksen, jonka mukaan tuote on yksinkertaisesti kupari (11) asetaattia eikä mielestäni liian todennäköistä, kuten kolmen lauseen ”oikeassa” vastauksessa väitettiin olevan vain kuiva (vedetön) kupariasetaatti.

Olen oikeastaan samaa mieltä Nuygenin kanssa useista väitteistä, jotka todennäköisesti perustuvat suoraan hänen havaintoihinsa (nimittäin monimutkainen sekoitus CuO: n ilmeisen läsnäolon kanssa, siirtyminen valosta (emäksinen kupariasetaatti per Wiki) värillisempään suola, mahdollisesti kupariasetaatti (kuten myös Wikipedia mainitsee).

Tässä on video, jossa on pystysuoraan ripustetut kuparilevyt osoitteessa https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Huomaa tuotteen väri ja vertaa Nuygenin kuvaukseen.

Lisähuomautuksena etikka ei ole puhdasta laimeaa etikkahappoa. Lähtöaineista ja käsittelytavasta riippuen , epäpuhtauksia voi olla läsnä.

Kommentit

• Necro, anteeksi bud. 10/10 vaivaa. 0/10 vastasi jo.