Jaki jest produkt reakcji miedzi i octu?

Myślę, że to pytanie jest powiązane zgodnie z zasadą Le Chateliera: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ end {align} Wspomniałeś, że połowa drutu miedzianego znajdowała się pod kwasem octowym, więc nie miał kontaktu z tlenem. W ten sposób dolna część nie utleniała się. Górna część drutu miała kontakt z tlenem i przereagowała tworzą tlenek $ \ ce {Cu (II)} $. Ponieważ w atmosferze zamkniętej butelki znajdowały się pary kwasu octowego, kwas dalej reagował z tlenkiem $ \ ce {Cu (II)} $, tworząc $ \ ce { Cu (II)} $ octan i wat er. Usunięcie $ \ ce {CuO} $ spowodowało zatem, że reakcja utleniania postępowała naprzód, dając więcej octanu $ \ ce {CuO} $, a następnie $ \ ce {Cu (II)} $. W rezultacie górna część miedzianego drutu stała się ciemnoniebieska / zielona z powodu koloru $ \ ce {Cu (OAc) 2} $.

Jeśli na papierze wygląda na zielono / niebiesko, prawdopodobnie masz octan miedzi (II). Prawdopodobnie masz bezwodną wersję $ \ ce {Cu (OAc) 2} $, która jest ciemniejsza niż uwodniona $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $

Obrazy z Wikipedii obejmują:

Szybkość tworzenia jest właściwością właściwą dla reagentów i produktów, ale zależy również od temperatury.

W rzeczywistości reakcja octu na metal miedzi jest niewielka lub żadna (stąd drut miedziany w roztworze jest przezroczysty). Istniejąca powłoka $ \ ce {Cu2O} $ będzie powoli atakowana, tworząc octan miedziawy, który w powietrzu / tlenie tworzy rozpuszczalny octan miedziowy. Ten ostatni służy jako słaby elektrolit do dalszego ataku elektrochemicznego na metal miedziany z $ \ ce {O2} $ , podlegającym opóźnieniu okresu początkowego.

Dopuszczenie powietrza do roztworu lub znacznie bardziej efektywne dodanie $ \ ce {H2O2} $ wspomaga reakcję elektrochemiczną, podobnie jak dodanie niewielkiej ilości dobrego elektrolitu (np. $ \ ce {NaCl} $ , który również tworzy kompleksy z nierozpuszczalnym miedzią, tworząc rozpuszczalny związek miedzi). Istnieje komercyjne zastosowanie elektrochemii cytowane w Wikipedii $ \ ce {^ {[1]}} $ , które ogólnie występuje w przypadku wielu metali przejściowych innych niż miedź:

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

Także:

$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (gdzie zakłada się, że miedziawy są rozpuszczalne / skompleksowane)

który zawraca miedziawy, aby utrzymać aktywną pierwszą reakcję. Co ciekawe, dla tych, którzy się spieszą, $ \ ce {Cu} $ / vinegar / 3% $ \ ce {H2O2} $ i $ \ ce {NaCl} $ jako elektrolit, mogą być energiczną reakcją z szybkim startem w kuchence mikrofalowej! W związku z tym $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (lub 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ jest wystarczająco energetyczny, aby stanowić podstawę komercyjnego ługowania rudy miedzi (wykorzystuje wodny $ \ ce {NH3} $ z powietrzem i węglanem amonu, gdzie $ \ ce {NH3} $ działa jako środek kompleksujący, patrz $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (oba źródła odnotowują elektrochemiczne aspekty reakcji).

Teraz, dlaczego czarny $ \ ce {CuO} $ (i podstawowa miedź octan) na części drutu miedzianego wystawionego na działanie powietrza, oparów kwasu, pary wodnej i cząstek pyłu? Ponieważ zgodnie z powyższą reakcją przypuszczam, że $ \ ce {CuO} $ i zasadowy octan miedzi byłyby oczekiwanymi produktami w warunkach niskiej zawartości wody w obecności tlenu / powietrza i H +. Pył, dalej spekuluję, może być źródłem elektrolitu lub innych metali, takich jak żelazo.Może to skutkować tak zwaną parą redoks faworyzującą również recykling jonów miedzi, zgodnie z reakcją:

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

Każdy, kto podgrzewał metal miedziany w płomieniu, zdaje sobie sprawę, że nawet w wysokich temperaturach $ \ ce {Cu / Cu2O} $ NIE reaguje łatwo z tlenem w powietrzu tworząc czarny $ \ ce {CuO} $ (a użycie płomienia metanu jest problematyczne, ponieważ $ \ ce {CH4} $ może zredukować wszelkie utworzone $ \ ce {CuO} $ z powrotem do $ \ ce {Cu} $ , a więc zdecydowanie zła droga do tlenku miedzi).

Wiele osób jest bardziej zaznajomionych z kluczową reakcją elektrochemiczną przytoczoną powyżej w przypadku metalicznego żelaza, procesem opisanym jako produkcja RUDY. Co ciekawe, Fe nie jest łatwo atakowane przez zimne kwasy mineralne, ale jest z kwasami utleniającymi, takimi jak $ \ ce {HNO3} $ , a nawet słabo $ \ ce {HOCl} $ (kwas podchlorawy). Dodaj tlen, a nawet słaby $ \ ce {H2CO3} $ (kwas węglowy) w obecności $ \ ce {NaCl} $ zaatakuje elektrochemicznie żelazo metaliczne (i wolniej także miedź).

(Oryginalne) wyprowadzenie powyższej kluczowej reakcji, która najwyraźniej jest reakcją netto, opiera się na cytowanym rodniku chemistry (autor: H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao i ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .

Dla tych, którzy mniej ufają teorii i pragną wyników eksperymentalnych, zobacz moją zademonstrowaną ścieżkę przygotowania komórek elektrochemicznych do $ \ ce {CuO} $ (ze zdjęciami) w jednym z moich wątków tutaj $ \ ce {^ {[5]}} $ .

Referencje

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. „Kinetyka i mechanizm rozpuszczania miedzi w wodnym amoniaku”, w 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

Po prostu przeczytaj jeszcze raz artykuł w Wikipedii o Verdigris, a na ścieżce przygotowania opisanej przez Nuygen powyżej widać, że produkt jest klasyczny (z wyjątkiem użycia miedzianego drutu zamiast miedzianej płytki o różnej wysokości oddzielenie od 5% octu) i dokładnie opisane w Wikipedii pod adresem https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . Cytując, w częściach:

„Verdigris to potoczna nazwa zielonego pigmentu otrzymywanego w wyniku nałożenia kwasu octowego na płytki miedziane [2] lub naturalnej patyny powstałej, gdy miedź, mosiądz lub brąz są zwietrzałe i z czasem wystawiony na działanie powietrza lub wody morskiej. Zwykle jest to zasadowy węglan miedzi (Cu2CO3 (OH) 2), ale w pobliżu morza …. Jeśli kwas octowy jest obecny w czasie wietrzenia, może składać się z miedzi (II) octan. „

Oraz:

” Verdigris jest zmienną mieszaniną chemiczną związków, kompleksów i wody …. Wszystkie składniki znajdują się w ciągle zmieniającej się i złożonej równowadze reakcji elektrochemicznej zależy od otoczenia. ”

Wszystko to potwierdza moją odpowiedź powyżej i kwestionuje zacytowaną„ poprawną ”odpowiedź, że produkt jest po prostu octanem miedzi (II) i moim zdaniem niezbyt prawdopodobne, jak stwierdzono w trzyzdniowej „poprawnej” odpowiedzi, że jest to po prostu suchy (bezwodny) octan miedziowy.

Właściwie zgadzam się z Nuygenem co do kilku twierdzeń, które prawdopodobnie opierają się bezpośrednio na jego obserwacjach (mianowicie, złożona mieszanina z widoczną obecnością CuO, przejście od światła (podstawowy octan miedzi na Wiki) do bardziej kolorowych sól, prawdopodobnie octan miedziowy (o czym wspomina również Wikipedia).

Oto film z zawieszonymi pionowo miedzianymi blachami pod adresem https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Zanotuj kolor produktu i porównaj z opisem Nuygen.

Na marginesie, ocet nie jest czystym rozcieńczonym kwasem octowym. W zależności od materiałów źródłowych i sposobu przetwarzania , mogą być obecne zanieczyszczenia.

Komentarze

• Necro, przepraszam kolego. 10/10 za wysiłek. 0/10 już odpowiedziało.