Analyzuji reakci mezi síranem měďnatým a hliníkem. Kus $ \ ce {Al} $, např. Hliníková fólie. Uvědomuji si, že se na povrchu $ \ ce {Al} $ tvoří vrstva $ \ ce {Al2O3} $, která ji pasivizuje, a uvědomuji si, že $ \ ce {NaCl} $ (nebo spíše jen $ \ ce {Cl ^ -} $) čistí oxid hlinitý z povrchu kusu hliníku, ale nerozumím proč. Ocenil bych velmi, kdyby mi někdo mohl nabídnout vysvětlení.
Dále, (Do tématu mé otázky jsem to přesně nezahrnul), proč reakce vypadá takto:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(nebo něco podobného) spíše než:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Něco takového musí být, protože reakcí se získá plyn ..
Komentáře
- První rovnici byste měli rozdělit na dvě, jednu, kde Al redukuje vodu, druhou, kde Al redukuje Cu. Obě reakce probíhají víceméně nezávisle, neexistuje sázka na absolutní stochiometrický vztah znamenalo by to, že čistý Al by reagoval s H2O za vzniku plynu H2 stejně energicky, jako když reagoval s roztokem CuSO4 + H2O a ' tvorba H2 plynu, je-li při stejné teplotě? Také děkuji za navrhovanou úpravu.
- Ne, to ' je to, co jsem myslel " víceméně ". Neodstranil bych první rovnici, jen přidám třetí, která popisuje vývoj H2 z vody + Al. Mezi těmito dvěma částmi určitě existuje zajímavá interakce. Mimochodem. Al-sulfát je rozpustný ve vodě.
Odpověď
Hliník odolává korozi v neutrální nebo mírně neutrální vodě kvůli velmi nerozpustnému filmu Al2O3 na kovu. Pokud tento film rozbijete, způsobí korozi holého kovu a reformuje se.
Pokud však poškrábáte Al a připojíte katodu (méně aktivní kov), máte galvanický článek a může se vyvinout H2 z této katody, když se Al rozpouští. Nejjednodušším příkladem je to, když dáte Al do H2O do kontaktu s kapkou rtuti. Poškrábání Al přes Hg; Hg amalgamáty s Al (připojuje se jako katoda), což umožňuje vývoj H2, když se Al rozpouští jinde.
Experiment s CuSO4 je podobný: poškrábání Al; část Cu bude uložena a bude působit jako katoda a zbytek Al se nakonec rozpustí v H2O. Pokud jste příliš líní na to, abyste Al poškrábali (jsem velmi zábavný!), Můžete do H2O přidat trochu Cl-iontu, který začne korozi Al, depozici Cu, produkci galvanických článků, rozpouštění všech Al.
Jako testovací otázka existuje elektrochemický příklad: bylo by lepší vyrobit loď z hliníku s měděnými nýty nebo z mědi s hliníkovými nýty? Hliníkový člun? Ne! koroze v mořské vodě. Měď by přežila déle. Ale NE! Měděný člun by měl obrovskou katodu a drobné hliníkové anody (nýty), které by rychle korodovaly a měděné desky by se rozpadly. Na druhou stranu by hliníkový člun netrvalo věčně v mořské vodě, ale malé katody by omezily korozní proud a velké hliníkové anody by měly korozi distribuovanou po celé lodi, takže by přežila déle než opačně. Samozřejmě, každý inteligentní člověk by použil měděné nýty na měděné desky a hliníkové nýty na hliníku, ale to “ je to jen pro zdůraznění.
Odpověď
Chloridy jsou známy jako agresivní ionty pro korozi kovů, předpokládá se, že být kvůli schopnosti chloridů destabilizovat pasivační film na kovech, které chrání kovy před korozí. Může dojít k důlkové korozi, kde rozpad pasivační vrstvy ve specifických bodech kovového povrchu vede ke korozi tam působením jiných oxidačních činidel ve vodném prostředí, což vede ke vzniku korozních důlků. Exponované kovové povrchy v důsledku rozpadu pasivační vrstvy uvolňují kovové ionty, které se komplexují s chloridovými anionty; komplex kov-chlorid reaguje s vodou za vzniku kyseliny chlorovodíkové a komplexu hydroxid kovů, snižuje pH média v blízkosti povrchu kovu a dále urychluje korozi. (Odkaz naleznete zde: http://sassda.co.za/stainless – steel-and-koroze /).
Hliník je „amfoterní“ kov, který reaguje s alkáliemi; voda nejprve oxiduje Al na Al (III) a produkuje plynný vodík (pravděpodobně šumění, které pozorujete) v důsledku redukce vody. Al (III) ionty pak komplexují s hydroxidovými ionty za vzniku rozpustného komplexu v roztoku.Ve skutečnosti, když je slitina Cu a Al umístěna v NaOH, je vidět, že se Al rozpouští a zanechává měď za sebou v nanoporézní struktuře, materiálu, který má potenciál pro katalytické aplikace.
Co se týče Vaše otázka, zda Al může tak energicky reagovat s vodou jako roztok síranu měďnatého, si myslím, že ano. Pokud ale váš Al není „čistý“, jak si myslíte, a přesto má na povrchu vrstvu pasivace, je známo, že síranové ionty také destabilizují pasivační vrstvy kovů, což by mohlo zvýšit korozi (ve skutečnosti některé zdroje tvrdí, že být lepším leptavým činidlem než chlorid).
Omlouvám se, že nemám žádné odkazy, většina z toho vychází z literatury, kterou jsem četl už před nějakou dobou. Jsem také jen začátečník v chemii a korozi, proto prosím pomozte vylepšit moji odpověď a opravit případné chyby!