Care este produsul unei reacții de cupru și oțet?

Cred că această întrebare este legată la principiul Le Chatelier: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ end {align} Ați menționat că jumătate din firul de cupru se afla sub acidul acetic, deci nu era în contact cu oxigenul. Astfel, partea inferioară nu s-a oxidat. Partea superioară a firului a fost în contact cu oxigenul și a reacționat la forma oxidului $ \ ce {Cu (II)} $. Deoarece a existat vapori de acid acetic în atmosfera sticlei închise, acidul a reacționat în continuare cu $ \ ce {Cu (II)} $ oxid, creând $ \ ce { Cu (II)} $ acetat și wat er. Prin urmare, eliminarea $ \ ce {CuO} $ a apăsat reacția de oxidare pentru a continua, făcând mai mult $ \ ce {CuO} $ și apoi $ \ ce {Cu (II)} $ acetat. Ca rezultat, partea superioară a firului de cupru a devenit albastru închis / verde peste noapte datorită culorii $ \ ce {Cu (OAc) 2} $.

Dacă pe hârtie arată verde / albastru, probabil că aveți acetat de cupru (II). Probabil aveți versiunea anhidră $ \ ce {Cu (OAc) 2} $ care este mai închisă decât $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $

Imagini Wikipedia includ:

Rata de formare este o proprietate inerentă reactanților și produselor, dar depinde și de temperatură.

De fapt, există o reacție mică sau deloc a oțetului asupra metalului de cupru (prin urmare, firul de cupru în soluție este clar). Acoperirea existentă $ \ ce {Cu2O} $ va fi atacată încet, formând un acetat cupros care în aer / oxigen creează acetat cupric solubil. Acesta din urmă servește ca un electrolit slab pentru un atac electrochimic suplimentar al metalului de cupru cu $ \ ce {O2} $ sub rezerva unei întârzieri a perioadei de început.

Trecerea aerului în soluție sau mult mai eficientă, adăugarea $ \ ce {H2O2} $ promovează reacția electrochimică la fel ca și adăugarea unei cantități mici a unui electrolit bun (cum ar fi $ \ ce {NaCl} $ , care se complexează și cu cupru insolubil formând un compus de cupru solubil). Există o aplicație comercială a electrochimiei citate în Wikipedia $ \ ce {^ {[1]}} $ , care apare mai în general cu multe metale de tranziție, altele decât cuprul:

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

De asemenea:

$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (unde se presupune că cuprosul este solubil / complexat)

care reciclează cuprosul pentru a menține prima reacție activă. Interesant, pentru cei grăbiți, $ \ ce {Cu} $ / vinegar / 3% $ \ ce {H2O2} $ și $ \ ce {NaCl} $ ca electrolit, poate fi o reacție viguroasă cu un start rapid în microunde! În mod similar, $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (sau 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ este suficient de energic pentru a sta la baza leșierii comerciale a minereului de cupru (utilizează $ \ ce {NH3} $ cu aer și carbonat de amoniu, unde $ \ ce {NH3} $ acționează ca un agent de complexare, vezi $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (ambele surse observând aspectele electrochimice ale reacției).

Acum, de ce negru $ \ ce {CuO} $ (și cupru de bază acetat) acoperire din partea firului de cupru expus la aer, vapori acizi, vapori de apă și particule de praf? Deoarece, conform reacției de mai sus, presupun că $ \ ce {CuO} $ și acetat de cupru bazic ar fi produsele așteptate în condiții de apă scăzută în prezența oxigenului / aerului și H +. Praful, aș specula în continuare, poate o sursă de electrolit sau alte metale, cum ar fi fierul.Acest lucru ar putea avea ca rezultat un așa-numit cuplu redox care să favorizeze și reciclarea ionilor de cupru, în funcție de reacție:

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

Acum, oricine a încălzit metalul de cupru într-o flacără este conștient de faptul că, chiar și la temperaturi ridicate, $ \ ce {Cu / Cu2O} $ NU reacționează ușor cu oxigenul din aer pentru a crea negru $ \ ce {CuO} $ (și utilizarea unei flăcări de metan este problematică ca $ \ ce {CH4} $ poate reduce orice $ \ ce {CuO} $ creat înapoi la $ \ ce {Cu} $ , deci o cale definitiv slabă către oxidul cupric).

Mulți sunt mai probabil familiarizați cu reacția electrochimică cheie citată mai sus în cazul fierului metalic, un proces descris ca producție de rugină. Interesant este faptul că Fe nu este ușor atacat de acizii minerali reci, ci este cu acizi oxidanți ca $ \ ce {HNO3} $ și chiar slab $ \ ce {HOCl} $ (acid hipocloros). Adăugați oxigen și chiar $ \ ce {H2CO3} $ (acid carbonic) slab în prezența $ \ ce {NaCl} $ va ataca electrochimic metalul de fier (și, mai lent, și metalul de cupru).

Derivația (originală) a reacției cheie de mai sus, care este aparent o reacție netă, se bazează pe radicalul citat chimie (de H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao și ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .

Pentru cei care au mai puțină încredere în teorie și doresc rezultate experimentale, consultați calea mea demonstrată de pregătire a celulei electrochimice către $ \ ce {CuO} $ (cu imagini) într-unul dintre subiectele mele aici $ \ ce {^ {[5]}} $ .

Referințe

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. „Cinetica și mecanismul dizolvării cuprului în amoniac apos”, la 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

Doar citiți din nou articolul de pe Wikipedia despre Verdigris și este clar pe calea de pregătire descrisă de Nuygen mai sus, că produsul este clasic (cu excepția utilizării unui fir de cupru în locul unei plăci de cupru, cu înălțimea diferită separare de oțetul de 5%) și detaliat cu precizie de Wikipedia la https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris . Ca să citez, în părți:

„Verdigris este denumirea comună pentru un pigment verde obținut prin aplicarea acidului acetic pe plăcile de cupru [2] sau patina naturală formată atunci când cuprul, alama sau bronzul sunt alterate și expus aerului sau apei de mare în timp. Este de obicei un carbonat de cupru bazic (Cu2CO3 (OH) 2), dar lângă mare …. Dacă acidul acetic este prezent în momentul intemperiilor, acesta poate consta din cupru (II) acetat. „

Și:

” Verdigrisul este un amestec chimic variabil de compuși, complexe și apă …. Toate componentele se află într-un echilibru de reacție electrochimică în continuă schimbare și complex. asta depinde de mediul ambiant. „

Toate acestea confirmă răspunsul meu de mai sus și contestă răspunsul„ corect ”citat conform căruia produsul este pur și simplu acetat de cupru (ll) și nu prea probabil, în opinia mea, așa cum s-a susținut în răspunsul „corect” din trei propoziții, să fie doar acetat cupric uscat (anhidru).

De fapt, sunt de acord cu Nuygen asupra mai multor afirmații probabil bazate direct pe observațiile sale (și anume, un amestec complex cu o prezență aparentă de CuO, o trecere de la lumină (acetat de cupru de bază pe Wiki) la mai colorat sare, eventual acetat cupric (așa cum este menționat și de Wikipedia).

Iată un videoclip cu foi de cupru atârnate vertical la https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Rețineți culoarea produsului și comparați-l cu descrierea lui Nuygen.

Ca o notă laterală, oțetul nu este acid acetic diluat pur. În funcție de materialele sursă și de modul de prelucrare , pot fi prezente impurități.

Comentarii

• Necro, scuze, bud. 10/10 pentru efort. 0/10 a răspuns deja.