Janalyse une réaction entre le sulfate deau de cuivre et laluminium. Un morceau de $ \ ce {Al} $, par exemple une feuille daluminium. Je me rends compte quune couche de $ \ ce {Al2O3} $ se forme à la surface du $ \ ce {Al} $, le passivant, et je me rends compte que le $ \ ce {NaCl} $ (ou plutôt juste le $ \ ce {Cl ^ -} $) nettoie loxyde daluminium de la surface du morceau daluminium, mais je ne comprends pas pourquoi. Japprécierais beaucoup si quelquun pouvait mexpliquer.
De plus, (Je nai pas exactement inclus cela dans le sujet de ma question,) pourquoi la réaction ressemble-t-elle à ceci:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(ou quelque chose du genre) plutôt que:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Quelque chose de ce genre doit être le cas, car la réaction produit du gaz ..
Commentaires
- Vous devez diviser votre première équation en deux, une où Al réduit leau, une où Al réduit Cu. Les deux réactions se produisent plus ou moins indépendamment, il ny a pas pari relation stochiométrique absolue
- Cela impliquerait-il que lAl propre réagirait avec H2O pour produire du gaz H2 aussi vigoureusement que quand il ' réagit avec une solution de CuSO4 + H2O et formation de gaz H2, si à la même température? Merci également pour la modification suggérée.
- Non, cest ' que je voulais dire par " plus ou moins ". Je ne supprimerais pas la première équation, jen ajouterais juste une troisième qui décrit lévolution de H2 à partir de leau + Al. Il y a sûrement une interaction intéressante entre les deux parties. Dailleurs. Le sulfate dAl est soluble dans leau.
Réponse
Laluminium résiste à la corrosion dans une eau neutre ou légèrement hors-neutre à cause du film Al2O3 très insoluble sur le métal. Si vous cassez ce film, il corrodera le métal nu et se reformera.
Mais si vous rayez lAl et attachez une cathode (un métal moins actif), vous avez une cellule galvanique, et H2 peut évoluer de cette cathode lorsque Al se dissout. Lexemple le plus simple de ceci est lorsque vous mettez Al dans H2O en contact avec une goutte de mercure. Grattez lAl à travers le Hg; le Hg fusionne avec lAl (se fixant lui-même comme cathode), permettant à H2 dévoluer au fur et à mesure que lAl se dissout ailleurs.
Lexpérience avec CuSO4 est similaire: grattez lAl; une partie du Cu sera déposée et agira comme une cathode et le reste de lAl finira par se dissoudre dans le H2O. Si vous êtes trop paresseux pour gratter lAl (je suis facétieux!), Vous pouvez ajouter un peu de Cl- ion au H2O, ce qui commencera la corrosion de lAl, dépôt de Cu, production de cellules galvaniques, dissolution de tous les Al.
Il y a un exemple électrochimique posé comme question-test: serait-il préférable de fabriquer un bateau en aluminium avec des rivets en cuivre ou en cuivre avec des rivets en aluminium? Un bateau en aluminium? Non! se corroder dans leau de mer. Le cuivre survivrait plus longtemps. Mais NON! Le bateau en cuivre aurait une énorme cathode et de minuscules anodes en aluminium (les rivets), qui se corroderaient rapidement et les plaques de cuivre seffondreraient. Dun autre côté, un bateau en aluminium ne durerait pas éternellement dans leau de mer, mais les minuscules cathodes limiteraient le courant de corrosion, et les grandes anodes en aluminium auraient de la corrosion répartie sur tout le navire, de sorte quil survivrait plus longtemps que linverse. Bien sûr, toute personne intelligente utiliserait des rivets en cuivre sur plaques de cuivre et rivets en aluminium sur aluminium, mais il » Cest juste pour faire un point.
Réponse
Les chlorures sont connus pour être un ion agressif pour la corrosion des métaux, on pense que être en raison de la capacité des chlorures à déstabiliser le film de passivation sur les métaux qui protègent les métaux de la corrosion. Ce que lon appelle la corrosion par piqûres peut se produire, où une rupture de la couche de passivation en des points spécifiques de la surface métallique y conduit à une corrosion par dautres agents oxydants dans le milieu aqueux, conduisant à la formation de piqûres de corrosion. Les surfaces métalliques exposées en raison de la dégradation de la couche de passivation libèrent des ions métalliques, qui se complexent avec les anions chlorure; le complexe métal-chlorure réagit avec leau pour former de lacide chlorhydrique et un complexe métal-hydroxyde, réduisant le pH du milieu près de la surface métallique, accélérant encore la corrosion. (Une référence peut être trouvée ici: http://sassda.co.za/stainless – acier-et-corrosion /).
Laluminium est un métal « amphotère » qui réagit avec les alcalis; leau oxyde dabord Al en Al (III), produisant de lhydrogène gazeux (probablement leffervescence que vous observez) en raison de la réduction de leau. Les ions Al (III) se complexent ensuite avec les ions hydroxyde pour former un complexe soluble en solution.En fait, lorsquun alliage de Cu et dAl est placé dans NaOH, on voit que lAl se dissout, laissant le cuivre derrière dans une structure nanoporeuse, un matériau qui a un potentiel pour des applications catalytiques.
votre question de savoir si Al peut réagir aussi vigoureusement avec leau quune solution de sulfate de cuivre (II), je pense que oui. Mais si votre Al nest pas aussi « propre » que vous le pensez et a toujours une couche de passivation à la surface, les ions sulfate sont également connus pour déstabiliser les couches de passivation des métaux, ce qui pourrait améliorer la corrosion (en fait, certaines sources prétendent que le sulfate être un meilleur agent corrosif que le chlorure).
Désolé de ne pas avoir de références, la plupart de ces informations sont basées sur la littérature que jai lue il y a longtemps. De plus, je ne suis quun débutant en chimie et en science de la corrosion, alors aidez-moi à améliorer ma réponse et à corriger les erreurs!