Wat is het product van een koper- en azijnreactie?

Ik denk dat deze vraag gerelateerd is volgens het principe van Le Chatelier: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ end {align} U zei dat de helft van de koperdraad zich onder het azijnzuur bevond, dus het was niet in contact met zuurstof. Het onderste deel raakte dus niet geoxideerd. Het bovenste deel van de draad was in contact met zuurstof en reageerde op vorm $ \ ce {Cu (II)} $ oxide. Omdat er azijnzuurdamp in de atmosfeer van de gesloten fles zat, reageerde het zuur verder met het $ \ ce {Cu (II)} $ oxide, waardoor $ \ ce { Cu (II)} $ acetaat en wat eh. Het verwijderen van $ \ ce {CuO} $ zette daarom de oxidatiereactie onder druk om verder te gaan, waardoor meer $ \ ce {CuO} $ en vervolgens $ \ ce {Cu (II)} $ acetaat werd gemaakt. Als gevolg hiervan werd het bovenste deel van de koperdraad van de ene op de andere dag donkerblauw / groen vanwege de kleur $ \ ce {Cu (OAc) 2} $.

Als het er op papier groen / blauw uitziet, heb je waarschijnlijk koper (II) acetaat. Je hebt waarschijnlijk de watervrije versie $ \ ce {Cu (OAc) 2} $ die donkerder is dan de waterhoudende $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $

Wikipedia-afbeeldingen zijn onder andere:

De vormingssnelheid is een eigenschap die inherent is aan de reactanten en de producten, maar hangt ook af van de temperatuur.

Eigenlijk is er weinig tot geen reactie van azijn op kopermetaal (vandaar dat de koperdraad in oplossing helder is). Bestaande $ \ ce {Cu2O} $ -coating zal langzaam worden aangetast, waarbij een cupro-acetaat wordt gevormd dat in lucht / zuurstof oplosbaar koper (II) acetaat vormt. De laatste dient als een zwakke elektrolyt voor een verdere elektrochemische aanval van het kopermetaal met $ \ ce {O2} $ onderhevig aan een vertraging in de beginperiode.

Lucht in de oplossing laten, of veel effectiever, het toevoegen van $ \ ce {H2O2} $ bevordert de elektrochemische reactie, evenals het toevoegen van een kleine hoeveelheid van een goede elektrolyt (zoals $ \ ce {NaCl} $ , die ook een complex vormt met onoplosbare cupro en een oplosbare koperverbinding vormt). Er is een commerciële toepassing van de elektrochemie die wordt geciteerd in Wikipedia $ \ ce {^ {[1]}} $ , die meer in het algemeen voorkomt bij veel andere overgangsmetalen dan koper:

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

Ook:

$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (waarbij wordt aangenomen dat cupro oplosbaar / complex is)

die de cupro recyclet om de eerste reactie actief te houden. Interessant is dat voor mensen met haast $ \ ce {Cu} $ / vinegar / 3% $ \ ce {H2O2} $ en $ \ ce {NaCl} $ als elektrolyt, kunnen een heftige reactie zijn met een snelle start in een magnetron! Evenzo $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (of 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ is voldoende energiek om de basis te zijn voor commerciële uitloging van kopererts (maakt gebruik van waterige $ \ ce {NH3} $ met lucht en ammoniumcarbonaat, waarbij $ \ ce {NH3} $ fungeert als complexvormer, zie $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (beide bronnen vermelden de elektrochemische aspecten van de reactie).

Nu, waarom de zwarte $ \ ce {CuO} $ (en basis koper acetaat) coating op het deel van de koperdraad dat is blootgesteld aan lucht, zure dampen, waterdamp en stofdeeltjes? Omdat ik volgens de bovenstaande reactie vermoed dat $ \ ce {CuO} $ en basisch koperacetaat zouden de verwachte producten zijn in omstandigheden met weinig water in aanwezigheid van zuurstof / lucht en H +. Het stof, zou ik verder speculeren, misschien een bron van een elektrolyt of andere metalen zoals ijzer.Dit zou kunnen resulteren in een zogenaamd redoxkoppel dat ook de voorkeur geeft aan het recyclen van koperionen, volgens de reactie:

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

Iedereen die kopermetaal in een vlam heeft verhit, weet dat zelfs bij hoge temperaturen $ \ ce {Cu / Cu2O} $ reageert NIET gemakkelijk met zuurstof in lucht om zwarte $ \ ce {CuO} $ te creëren (en het gebruik van een methaanvlam is problematisch omdat $ \ ce {CH4} $ kan elke gemaakte $ \ ce {CuO} $ terugbrengen tot $ \ ce {Cu} $ , dus een beslist slechte weg naar koper (II) oxide).

Velen zijn waarschijnlijker bekend met de belangrijkste elektrochemische reactie die hierboven is genoemd in het geval van metaalijzer, een proces dat wordt beschreven als de productie van ROEST. Interessant is dat Fe niet gemakkelijk wordt aangevallen door koude minerale zuren, maar met oxiderende zuren als $ \ ce {HNO3} $ en zelfs zwak $ \ ce {HOCl} $ (hypochloorzuur). Voeg zuurstof en zelfs zwakke $ \ ce {H2CO3} $ (koolzuur) toe in de aanwezigheid van $ \ ce {NaCl} $ zal ijzermetaal elektrochemisch aanvallen (en langzamer ook kopermetaal).

De (oorspronkelijke) afleiding van de bovenstaande sleutelreactie, die blijkbaar een netto-reactie is, is gebaseerd op de genoemde radicaal scheikunde (door H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao en ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .

Voor degenen die minder vertrouwen hebben in theorie en experimentele resultaten wensen, zie mijn gedemonstreerde elektrochemische celvoorbereidingspad naar $ \ ce {CuO} $ (met afbeeldingen) in een van mijn discussies hier $ \ ce {^ {[5]}} $ .

Verwijzingen

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. “Kinetiek en mechanisme van koperoplossing in waterige ammoniak”, op 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

Lees maar het Wikipedia-artikel over Verdigris nog een keer, en het is duidelijk volgens het bereidingspad beschreven door Nuygen hierboven, dat het product klassiek is (behalve het gebruik van een koperdraad in plaats van een koperen plaat, met een variërende hoogte scheiding van de 5% azijn), en nauwkeurig gedetailleerd door Wikipedia op https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . Om in delen te citeren:

“Verdigris is de algemene naam voor een groen pigment dat wordt verkregen door het aanbrengen van azijnzuur op koperplaten [2] of het natuurlijke patina dat wordt gevormd wanneer koper, messing of brons verweerd wordt en na verloop van tijd blootgesteld aan lucht of zeewater. Het is meestal een basisch kopercarbonaat (Cu2CO3 (OH) 2), maar in de buurt van de zee … Als azijnzuur aanwezig is op het moment van verwering, kan het bestaan uit koper (II) acetaat. “

En:

” Verdigris is een variabel chemisch mengsel van verbindingen, complexen en water … Alle componenten bevinden zich in een steeds veranderend en complex elektrochemisch reactie-evenwicht dat afhankelijk is van de omgeving. “

Dit alles bevestigt mijn antwoord hierboven en betwist het aangehaalde” juiste “antwoord dat het product gewoon koper (II) acetaat is en niet al te waarschijnlijk, naar mijn mening, zoals werd beweerd op het “juiste” antwoord in drie zinnen, om gewoon droog (watervrij) koper (II) acetaat te zijn.

Eigenlijk ben ik het met Nuygen eens over verschillende claims die waarschijnlijk rechtstreeks op zijn waarnemingen zijn gebaseerd (namelijk een complexe mix met een duidelijke aanwezigheid van CuO, een verschuiving van licht (basis koperacetaat per Wiki) naar meer gekleurde zout, mogelijk koperacetaat (zoals ook vermeld door Wikipedia).

Hier is een video met verticaal opgehangen koperen platen op https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Let op de productkleur en vergelijk deze met de beschrijving van Nuygen.

Als kanttekening: azijn is geen puur verdund azijnzuur. Afhankelijk van het uitgangsmateriaal en de wijze van verwerking , kunnen er onzuiverheden aanwezig zijn.

Opmerkingen

• Necro, sorry maat. 10/10 voor moeite. 0/10 al beantwoord.