Estoy analizando una reacción entre el sulfato de agua, cobre y aluminio. Un trozo de $ \ ce {Al} $, por ejemplo, papel de aluminio. Me doy cuenta de que se forma una capa de $ \ ce {Al2O3} $ en la superficie del $ \ ce {Al} $, pasivándolo, y me doy cuenta de que el $ \ ce {NaCl} $ (o más bien solo el $ \ ce {Cl ^ -} $) limpia el óxido de aluminio de la superficie del trozo de aluminio, pero no entiendo por qué. Agradecería mucho si alguien me pudiera ofrecer una explicación.
Además, (No incluí exactamente esto en el tema de mi pregunta), ¿por qué la reacción se ve así:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(o algo parecido a eso) en lugar de:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Algo en esta línea tiene que ser el caso, porque la reacción produce gas ..
Comentarios
- Debes dividir tu primera ecuación en dos, una en la que Al reduce el agua y otra en la que Al reduce el Cu. Ambas reacciones ocurren de forma más o menos independiente, no hay apuesta de relación estequiométrica absoluta
- ¿Implicaría eso que el Al limpio reaccionaría con H2O para producir gas H2 con la misma fuerza que cuando ' s reacciona con una solución de CuSO4 + H2O y formando gas H2, si está a la misma temperatura? Además, gracias por la edición sugerida.
- No, eso ' es lo que quise decir con " más o menos ". No eliminaría la primera ecuación, solo agregaría una tercera que describe la evolución de H2 a partir del agua + Al. Seguramente existe una interacción interesante entre las dos partes. Por cierto. El al-sulfato es soluble en agua.
Respuesta
El aluminio resiste la corrosión en agua neutra o ligeramente neutra debido a la película de Al2O3 muy insoluble en el metal. Si rompe esta película, corroerá el metal desnudo y se reformará.
Pero si raspa el Al y coloca un cátodo (un metal menos activo), tiene una celda galvánica y el H2 puede evolucionar. de este cátodo mientras Al se disuelve. El ejemplo más simple de esto es cuando se pone Al en H2O en contacto con una gota de mercurio. Raspe el Al a través del Hg; el Hg se amalgama con el Al (adhiriéndose a sí mismo como cátodo), lo que permite que el H2 se desarrolle a medida que el Al se disuelve en otro lugar.
El experimento con CuSO4 es similar: rasca el Al; algo de Cu se depositará y actuará como cátodo y el resto del Al eventualmente se disolverá en el H2O. Si es demasiado perezoso para rayar el Al (¡estoy bromeando!), Puede agregar un poco de ion Cl- al H2O, lo que comenzará la corrosión del Al, la deposición de Cu, la producción de celdas galvánicas, la disolución de todos los Al.
Hay un ejemplo electroquímico que se plantea como pregunta de prueba: ¿sería mejor hacer un barco de aluminio con remaches de cobre o de cobre con remaches de aluminio? ¿Un barco de aluminio? ¡No! corroerse en el agua de mar. El cobre sobreviviría más tiempo. ¡Pero NO! El bote de cobre tendría un cátodo enorme y pequeños ánodos de aluminio (los remaches), que se corroerían rápidamente y las placas de cobre se romperían. Por otro lado, un bote de aluminio no duraría para siempre en el agua de mar, pero los diminutos cátodos limitarían la corriente de corrosión, y los grandes ánodos de aluminio tendrían corrosión distribuida por todo el barco, por lo que sobreviviría más tiempo que al revés. Por supuesto, cualquier persona inteligente usaría remaches de cobre en placas de cobre y remaches de aluminio sobre aluminio, pero » s solo para hacer un punto.
Respuesta
Se sabe que los cloruros son un ión agresivo para la corrosión de metales, se cree que debido a la capacidad de los cloruros para desestabilizar la película de pasivación de los metales que los protege de la corrosión. Puede ocurrir lo que se conoce como corrosión por picadura, donde una ruptura de la capa de pasivación en puntos específicos de la superficie del metal conduce a la corrosión allí por otros agentes oxidantes en el medio acuoso, lo que lleva a la formación de picaduras de corrosión. Las superficies metálicas expuestas debido a la ruptura de la capa de pasivación liberan iones metálicos, que se combinan con los aniones cloruro; el complejo de cloruro de metal reacciona con agua para formar ácido clorhídrico y un complejo de hidróxido de metal, lo que reduce el pH del medio cerca de la superficie del metal y acelera aún más la corrosión. (Puede encontrar una referencia aquí: http://sassda.co.za/stainless – acero-y-corrosión /).
El aluminio es un metal «anfótero» que reacciona con los álcalis; el agua primero oxida el Al a Al (III), produciendo gas hidrógeno (probablemente la efervescencia que observas) debido a la reducción del agua. Los iones Al (III) luego se complejan con los iones hidróxido para formar un complejo soluble en solución.De hecho, cuando se coloca una aleación de Cu y Al en NaOH, se ve que el Al se disuelve, dejando el cobre en una estructura nanoporosa, un material que tiene potencial para aplicaciones catalíticas.
En cuanto a su pregunta sobre si el Al puede reaccionar con el agua tan vigorosamente como la solución de sulfato de cobre (II), creo que sí. Pero si su Al no está tan «limpio» como cree y todavía tiene una capa de pasivación en la superficie, se sabe que los iones de sulfato también desestabilizan las capas de pasivación de los metales, por lo que podrían aumentar la corrosión (de hecho, algunas fuentes afirman que el sulfato ser un mejor agente corrosivo que el cloruro).
Lamento no tener referencias, la mayor parte de esto se basa en literatura que leí hace bastante tiempo. Además, solo soy un principiante en química y ciencia de la corrosión, ¡así que ayúdenme a mejorar mi respuesta y corregir cualquier error!