A víz-szulfát-réz és az alumínium reakcióját elemzem. Egy darab $ \ ce {Al} $, például alumínium fólia. Tudomásul veszem, hogy egy $ \ ce {Al2O3} $ réteg képződik a $ \ ce {Al} $ felületén, passzivizálva azt, és tudom, hogy a $ \ ce {NaCl} $ (vagy inkább csak a $ \ ce {Cl ^ -} $) megtisztítja az alumínium-oxidot az alumíniumdarab felületéről, de nem értem, miért. Nagyra értékelném, ha valaki tudna nekem magyarázatot adni.
Ezenkívül (Nem pontosan ezt vettem fel a kérdésem témájában,) miért néz ki így a reakció:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(vagy valami ennek mentén), nem pedig:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Valaminek ezen a vonalon kell lennie, mert a reakció gázot eredményez.
Megjegyzések
- Az első egyenletet két részre kell bontania, az egyikre Al csökkenti a vizet, a másikra az Al csökkenti a Cu-t. abszolút sztöchiometriai reláció fogadás
- Ez azt jelentené, hogy a tiszta Al reakcióba lépne H2O-val, és ugyanolyan erőteljesen termelne H2-gázt, mint amikor ' reagál CuSO4 + H2O oldattal, és H2-gáz képződése, ha ugyanazon a hőmérsékleten? Ezenkívül köszönöm a javasolt szerkesztést.
- Nem, ' ezt értettem " alatt ". Nem távolítanám el az első egyenletet, csak adnék hozzá egy harmadikat, amely leírja a H2 evolúcióját vízből + Alból. Bizonyos érdekes interakció van a két rész között. Btw. Az al-szulfát vízben oldódik.
Válasz
Az alumínium ellenáll a korróziónak semleges vagy kissé semleges vízben a fémben nagyon oldhatatlan Al2O3 film miatt. Ha eltöri ezt a filmet, az korrodálja a csupasz fémet és megreformálódik.
De ha megkarcolod az Al-t és katódot (kevésbé aktív fémet) csatolsz, akkor van egy galvanikus cellád, és a H2 kifejlődhet ebből a katódból, ahogy Al feloldódik. A legegyszerűbb példa erre az, amikor az Al-t H2O-ba helyezi, amikor egy csepp higanyval érintkezik. Karcolja meg az Al-t a Hg-n keresztül; a Hg összeolvad az Al-nal (magát katódként rögzíti), lehetővé téve a H2 fejlődését, amikor Al máshol oldódik.
A CuSO4-tel végzett kísérlet hasonló: karcolja meg az Al-t; néhány Cu lerakódik és katódként működik, és az Al többi része végül feloldódik a H2O-ban. Ha lusta vagy megkarcolni az Al-t (furcsa vagyok!), Akkor adhat egy kis Cl-iont a H2O-hoz, amely megkezdi az Al korrózióját, a Cu lerakódását, a galváncellák termelését, az összes anyag feloldódását. Al.
Van egy elektrokémiai példa tesztkérdésként: jobb lenne hajót készíteni alumíniumból réz szegecsekkel vagy rézből alumínium szegecsekkel? Alumínium hajót? Nem! rozsdásodik a tengervízben. A réz tovább élne. De NEM! A réz csónaknak hatalmas katódja és apró alumínium anódjai (szegecsek) lennének, amelyek gyorsan korrodálódnának, és a rézlemezek szétesnének. Másrészt egy alumínium csónak nem maradnak örökké a tengervízben, de az apró katódok korlátoznák a korróziós áramot, és a nagy alumínium anódok korróziója eloszlana az egész hajón, így tovább élne, mint a másik út. Természetesen minden intelligens ember réz szegecseket használna rézlemezek és alumínium szegecsek alumíniumon, de ez ” csak pontozás céljából.
Válasz
A kloridokról ismert, hogy agresszív ionok a fémkorrózió szempontjából. annak oka, hogy a kloridok képesek destabilizálni a passzivációs fóliát olyan fémeken, amelyek megvédik a fémeket a korróziótól. Az úgynevezett gödrös korrózió akkor fordulhat elő, amikor a passzivációs réteg megbontása a fémfelület meghatározott pontjain más vizes közegben lévő oxidálószerek által korrózióhoz vezet, ami korróziós gödrök kialakulásához vezet. A passziváló réteg lebomlása miatt a szabadon álló fémfelületek fémionokat szabadítanak fel, amelyek a kloridanionokkal komplexálódnak; a fém-klorid komplex vízzel reagálva sósavat és fém-hidroxid komplexet képez, csökkentve a közeg pH-ját a fémfelület közelében, tovább gyorsítva a korróziót. (Hivatkozás itt található: http://sassda.co.za/stainless – acél-és-korrózió /).
Az alumínium egy “amfoter” fém, amely lúgokkal reagál; a víz először oxidálja Al-t Al (III) -gá, hidrogéngázt (valószínűleg az Ön által megfigyelt pezsgést) termelve a víz redukciója miatt. Az Al (III) -ionok ezután hidroxid-ionokkal komplexálódva oldható komplexet képeznek.Valójában, amikor a Cu és Al ötvözetét NaOH-ba helyezzük, akkor az Al feloldódik, és réz marad nanoporózus szerkezetben, amely anyag katalitikus alkalmazásra képes.
Ami a kérdésed, hogy Al képes-e olyan lendületesen reagálni a vízzel, mint a réz (II) -szulfát oldat, azt hiszem, igen. De ha Al-ja nem olyan tiszta, mint gondolja, és még mindig van egy passzivációs rétege a felszínén, akkor a szulfátionok destabilizálják a fémek passzivációs rétegeit is, ami fokozhatja a korróziót (valójában egyes források szerint a szulfát légy jobb maró hatású anyag, mint a klorid).
Sajnálom, hogy nincsenek referenciáim, ennek nagy része olyan irodalomra épül, amelyet már jó ideje olvastam. Ezenkívül csak kezdő tanuló vagyok a kémia és a korróziótudomány területén, ezért kérjük, segítsen javítani a válaszomat és kijavítani az esetleges hibákat!