Was ist das Produkt einer Kupfer-Essig-Reaktion?
On Februar 18, 2021 by adminIch steckte einen Kupferdraht durch ein Loch im Verschluss einer Wasserflasche, füllte die Wasserflasche zur Hälfte mit Essig und ließ sie über Nacht stehen . Der Teil des Drahtes in der Flasche, der nicht in Essig war, wird schwarz. Wirklich schwarz. Warum ist das so?!
UPDATE: Ich habe das schwarze Zeug auf Papier abgewischt und es sieht jetzt so aus grün auf dem Weißbuch. Scheint, als wäre es über Nacht oxidiert. Warum so schnell?
Antwort
Ich denke, diese Frage hängt zusammen nach dem Prinzip von Le Chatelier: \ begin {align} \ ce {2Cu + O2 & \; < = > 2CuO} \\ \ ce {CuO + 2HOAc & – > Cu (OAc) 2 + H2O} \ end {align} Sie haben erwähnt, dass sich die Hälfte des Kupferdrahtes unter der Essigsäure befand, sodass er nicht mit Sauerstoff in Kontakt kam. Daher wurde der untere Teil nicht oxidiert. Der obere Teil des Drahtes stand mit Sauerstoff in Kontakt und reagierte darauf bilden $ \ ce {Cu (II)} $ Oxid. Da sich in der Atmosphäre der geschlossenen Flasche Essigsäuredampf befand, reagierte die Säure weiter mit dem $ \ ce {Cu (II)} $ Oxid und erzeugte $ \ ce { Cu (II)} $ acetat und wat äh. Die Entfernung von $ \ ce {CuO} $ drückte daher die Oxidationsreaktion, um vorwärts zu gehen, wodurch mehr $ \ ce {CuO} $ und dann $ \ ce {Cu (II)} $ acetat erzeugt wurden. Infolgedessen wurde der obere Teil des Kupferdrahtes aufgrund der Farbe von $ \ ce {Cu (OAc) 2} $ über Nacht dunkelblau / grün.
Antwort
Wenn es auf Papier grün / blau aussieht, haben Sie wahrscheinlich Kupfer (II) -acetat. Sie haben wahrscheinlich die wasserfreie Version $ \ ce {Cu (OAc) 2} $, die dunkler ist als die wasserfreie Version $ \ ce {Cu (OAc) 4 (H2O) 2} $
Wikipedia-Bilder enthalten:
Die Bildungsrate ist eine Eigenschaft, die den Reaktanten und den Produkten eigen ist, sie hängt jedoch auch von der Temperatur ab.
Antwort
Tatsächlich reagiert Essig kaum oder gar nicht auf Kupfermetall (daher ist der Kupferdraht in Lösung klar). Bestehende $ \ ce {Cu2O} $ -Beschichtung wird langsam angegriffen und bildet ein Kupfer (II) -acetat, das in Luft / Sauerstoff lösliches Kupfer (II) -acetat erzeugt. Letzterer dient als schwacher Elektrolyt für einen weiteren elektrochemischen Angriff des Kupfermetalls mit $ \ ce {O2} $ mit einer Verzögerung der Anfangsperiode.
Das Einleiten von Luft in die Lösung oder viel effektiver durch Hinzufügen von $ \ ce {H2O2} $ fördert die elektrochemische Reaktion ebenso wie das Hinzufügen einer kleinen Menge eines guten Elektrolyten (wie $ \ ce {NaCl} $ , der auch mit unlöslichem Kupfer (I) komplexiert und eine lösliche Kupferverbindung bildet). Es gibt eine kommerzielle Anwendung der in Wikipedia zitierten Elektrochemie $ \ ce {^ {[1]}} $ , die allgemeiner bei vielen anderen Übergangsmetallen als Kupfer auftritt:
$$ \ ce {4Cu ^ + / Fe ^ {2 +} / Co ^ {2+} (aq) + O2 + 2 H + – > 4Cu ^ + / Fe ^ {3 +} / Co ^ {3+} + 2OH -} $$
Auch:
$$ \ ce {Cu + Cu ^ {2+} < = > 2 Cu ^ +} $$ (wobei angenommen wird, dass Kupfer (II) löslich / komplexiert ist)
, das das Kupfer (I) recycelt, um die erste Reaktion aktiv zu halten. Interessanterweise ist für diejenigen, die es eilig haben, $ \ ce {Cu} $ / Essig / 3% $ \ ce {H2O2} $ und $ \ ce {NaCl} $ als Elektrolyt können eine heftige Reaktion mit einem schnellen Start in der Mikrowelle sein! In ähnlicher Weise $ \ ce {Cu / NH3 (aq) / O2} $ (oder 3% $ \ ce {H2O2} $ ) / $ \ ce {NaCl} $ ist ausreichend energiereich, um die Grundlage für die kommerzielle Kupfererzauswaschung zu bilden (verwendet wässrige $ \ ce {NH3} $ mit Luft und Ammoniumcarbonat, wobei $ \ ce {NH3} $ als Komplexbildner wirkt, siehe $ \ ce {^ {[2]}} $ $ \ ce {^ {[3]}} $ (beide Quellen erwähnen die elektrochemischen Aspekte der Reaktion).
Nun, warum das schwarze $ \ ce {CuO} $ (und basisches Kupfer) Acetat) Beschichtung auf dem Teil des Kupferdrahtes, der Luft, Säuredämpfen, Wasserdampf und Staubpartikeln ausgesetzt ist? Denn gemäß der obigen Reaktion vermute ich, dass $ \ ce {CuO} $ und basisches Kupferacetat wären die erwarteten Produkte unter Niedrigwasserbedingungen in Gegenwart von Sauerstoff / Luft und H +. Der Staub, würde ich weiter spekulieren, könnte eine Quelle für einen Elektrolyten oder andere Metalle wie Eisen sein.Dies könnte dazu führen, dass ein sogenanntes Redoxpaar gemäß der Reaktion auch das Recycling der Kupferionen bevorzugt:
$$ \ ce {Fe ^ {2+} + Cu ^ {2+} < = > Fe ^ {3+} + Cu ^ +} $$
Nun ist sich jeder bewusst, der Kupfermetall in einer Flamme erhitzt hat, dass selbst bei hohen Temperaturen $ \ ce {Cu / Cu2O} $ reagiert NICHT leicht mit Luftsauerstoff und erzeugt schwarzen $ \ ce {CuO} $ (und die Verwendung einer Methanflamme ist problematisch, da $ \ ce {CH4} $ kann jeden erstellten $ \ ce {CuO} $ zurück auf $ reduzieren \ ce {Cu} $ , also ein ausgesprochen schlechter Weg zu Kupferoxid).
Viele kennen eher die oben genannte elektrochemische Schlüsselreaktion im Fall von Metalleisen, einem beschriebenen Verfahren als die Produktion von RUST. Interessanterweise wird Fe nicht leicht von kalten Mineralsäuren angegriffen, sondern mit oxidierenden Säuren als $ \ ce {HNO3} $ und sogar als schwacher $ \ ce {HOCl} $ (Hypochlorsäure). Fügen Sie Sauerstoff und sogar schwaches $ \ ce {H2CO3} $ (Kohlensäure) in Gegenwart von $ \ ce {NaCl} hinzu $ greift Eisenmetall (und langsamer auch Kupfermetall) elektrochemisch an.
Die (ursprüngliche) Ableitung der obigen Schlüsselreaktion, bei der es sich anscheinend um eine Nettoreaktion handelt, basiert auf dem genannten Radikal Chemie (von H. Liang, ZM Chen, D. Huang, Y. Zhao und ZY Li) $ \ ce {^ {[4]}} $ .
Für diejenigen, die weniger auf Theorie vertrauen und experimentelle Ergebnisse wünschen, siehe meinen demonstrierten elektrochemischen Zellpräparationspfad zu $ \ ce {CuO} $ (mit Bildern) in einem meiner Threads hier $ \ ce {^ {[5]}} $ .
Referenzen
- https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide
- https://www.researchgate.net/publication/259637387_Ammonia_Leaching_A_New_Approach_of_Copper_Industry_in_Hydrometallurgical_Processes
- „Kinetik und Mechanismus der Kupferauflösung in wässrigem Ammoniak“ unter https://www.academia.edu/292096/Kinetics_and_Mechanism_of_Copper_Dissolution_In_Aqueous_Ammonia
- https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=154275#pid625574
- https://www.sciencemadness.org/whisper/viewthread.php?tid=84047#pid521659
Antwort
Lesen Sie einfach noch einmal den Wikipedia-Artikel über Grünspan, und anhand des oben von Nuygen beschriebenen Herstellungspfads wird deutlich, dass das Produkt klassisch ist (mit Ausnahme der Verwendung eines Kupferdrahtes anstelle einer Kupferplatte mit unterschiedlicher Höhe) Trennung von 5% Essig) und von Wikipedia unter https://en.wikipedia.org/wiki/Verdigris genau beschrieben. In Teilen zu zitieren:
„Grünspan ist die gebräuchliche Bezeichnung für ein grünes Pigment, das durch Aufbringen von Essigsäure auf Kupferplatten [2] oder die natürliche Patina erhalten wird, die entsteht, wenn Kupfer, Messing oder Bronze verwittert werden und im Laufe der Zeit Luft oder Meerwasser ausgesetzt. Es handelt sich normalerweise um ein basisches Kupfercarbonat (Cu2CO3 (OH) 2), jedoch in der Nähe des Meeres. Wenn zum Zeitpunkt der Verwitterung Essigsäure vorhanden ist, kann es aus Kupfer (II) bestehen. Acetat. „
Und:
“ Grünspan ist eine variable chemische Mischung aus Verbindungen, Komplexen und Wasser …. Alle Komponenten befinden sich in einem sich ständig ändernden und komplexen elektrochemischen Reaktionsgleichgewicht Das hängt von der Umgebung ab. „
All dies bestätigt meine Antwort oben und stellt die zitierte“ richtige „Antwort in Frage, dass das Produkt einfach Kupfer (ll) acetat ist und meiner Meinung nach nicht zu wahrscheinlich. wie in der dreistelligen „richtigen“ Antwort behauptet wurde, nur trockenes (wasserfreies) Kupferacetat zu sein.
Tatsächlich stimme ich Nuygen in mehreren Behauptungen zu, die wahrscheinlich direkt auf seinen Beobachtungen beruhen (nämlich einer komplexen Mischung mit einer offensichtlichen Anwesenheit von CuO, einer Verschiebung von Licht (basisches Kupferacetat pro Wiki) zu mehr Farbe Salz, möglicherweise Kupferacetat (wie auch von Wikipedia erwähnt).
Hier ist ein Video mit vertikal hängenden Kupferblechen unter https://www.youtube.com/watch?v=jq5MB1H_hVc . Beachten Sie die Produktfarbe und vergleichen Sie sie mit der Beschreibung von Nuygen.
Als Randnotiz ist Essig keine reine verdünnte Essigsäure. Abhängig von den Ausgangsmaterialien und der Art der Verarbeitung , Verunreinigungen können vorhanden sein.
Kommentare
- Necro, sorry Bud. 10/10 für Mühe. 0/10 bereits beantwortet.
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