Sto analizzando una reazione tra acqua solfato rame e alluminio. Un pezzo di $ \ ce {Al} $, ad es. Foglio di alluminio. Mi rendo conto che uno strato di $ \ ce {Al2O3} $ si forma sulla superficie di $ \ ce {Al} $, passivandolo, e mi rendo conto che $ \ ce {NaCl} $ (o meglio solo $ \ ce {Cl ^ -} $) pulisce lossido di alluminio dalla superficie del pezzo di alluminio, ma non capisco perché. Apprezzerei molto se qualcuno potesse offrirmi una spiegazione.
Inoltre, (Non lho incluso esattamente nellargomento della mia domanda,) perché la reazione è simile a questa:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(o qualcosa del genere) piuttosto che:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Deve essere così, perché la reazione produce gas ..
Commenti
- Dovresti dividere la tua prima equazione in due, una in cui Al riduce lacqua, una in cui Al riduce Cu. Entrambe le reazioni avvengono più o meno indipendentemente, non cè scommessa sulla relazione stechiometrica assoluta Ween loro.
- Ciò significherebbe che Al pulito reagirebbe con H2O per produrre H2 gas altrettanto vigorosamente come quando ' s reagisce con la soluzione CuSO4 + H2O formazione di gas H2, se alla stessa temperatura? Inoltre, grazie per la modifica suggerita.
- No, questo ' è ciò che intendevo con " più o meno ". Non rimuoverei la prima equazione, ne aggiungerei solo una terza che descrive levoluzione di H2 dallacqua + Al. Cè sicuramente qualche interessante interazione tra le due parti. Btw. Lalluminio solfato è solubile in acqua.
Risposta
Lalluminio resiste alla corrosione in acqua neutra o leggermente non neutra a causa della pellicola Al2O3 molto insolubile sul metallo. Se rompi questo film, corroderà il metallo nudo e si riformerà.
Ma se graffi lAl e attacchi un catodo (un metallo meno attivo), hai una cella galvanica e H2 può essere evoluto da questo catodo mentre Al si dissolve. Lesempio più semplice di questo è quando metti Al in H2O a contatto con una goccia di mercurio. Gratta lAl attraverso lHg; lHg si amalgama con lAl (attaccandosi come catodo), consentendo allH2 di evolversi mentre lAl si dissolve altrove.
Lesperimento con CuSO4 è simile: gratta lAl; un po di Cu verrà depositato e agirà come un catodo e il resto dellAI alla fine si dissolverà nellH2O. Se sei troppo pigro per graffiare lAl (sto scherzando!), Puoi aggiungere un po di Cl-ione allH2O, che inizierà la corrosione dellall, deposizione di Cu, produzione di celle galvaniche, dissoluzione di tutti i Al.
Cè un esempio elettrochimico posto come domanda di prova: sarebbe meglio fare una nave in alluminio con rivetti in rame o in rame con rivetti in alluminio? Una barca in alluminio? Nah! corrodersi nellacqua di mare. Il rame sopravviverebbe più a lungo. Ma NO! La barca di rame avrebbe un enorme catodo e minuscoli anodi di alluminio (i rivetti), che si corroderebbero rapidamente e le piastre di rame cadrebbero a pezzi. Daltra parte, una barca di alluminio si non durerebbe per sempre in acqua di mare, ma i minuscoli catodi limiterebbero la corrente di corrosione, e i grandi anodi di alluminio avrebbero la corrosione distribuita su tutta la nave, quindi sopravviverebbe più a lungo dellaltro modo. Ovviamente, qualsiasi persona intelligente userebbe rivetti di rame su piastre di rame e rivetti di alluminio su alluminio, ma ” è solo per fare un punto.
Risposta
I cloruri sono noti per essere uno ione aggressivo per la corrosione dei metalli, si pensa che questo essere a causa della capacità dei cloruri di destabilizzare il film di passivazione sui metalli che proteggono i metalli dalla corrosione. Può verificarsi la cosiddetta corrosione per vaiolatura, in cui una rottura dello strato di passivazione in punti specifici della superficie metallica porta alla corrosione da parte di altri agenti ossidanti nel mezzo acquoso, portando alla formazione di cavità di corrosione. Le superfici metalliche esposte a causa della rottura dello strato di passivazione rilascia ioni metallici, che si complessano con gli anioni cloruro; il complesso metallo-cloruro reagisce con lacqua per formare acido cloridrico e un complesso metallo-idrossido, riducendo il pH del mezzo vicino alla superficie metallica, accelerando ulteriormente la corrosione. (È possibile trovare un riferimento qui: http://sassda.co.za/stainless – acciaio e corrosione /).
Lalluminio è un metallo “anfotero” che reagisce con gli alcali; lacqua prima ossida Al ad Al (III), producendo idrogeno gassoso (probabilmente leffervescenza che osservate) a causa della riduzione dellacqua. Gli ioni Al (III) si complessano quindi con gli ioni idrossido per formare un complesso solubile in soluzione.Infatti, quando una lega di Cu e Al viene posta in NaOH, lAl si dissolve, lasciando dietro di sé il rame in una struttura nanoporosa, un materiale che ha il potenziale per applicazioni catalitiche.
Per quanto riguarda la tua domanda se lAl può reagire con lacqua così vigorosamente come la soluzione di solfato di rame (II), penso di sì. Ma se il tuo Al non è “pulito” come pensi e ha ancora uno strato di passivazione sulla superficie, è noto che gli ioni solfato destabilizzano anche gli strati di passivazione dei metalli in modo che potrebbero aumentare la corrosione (infatti alcune fonti affermano che il solfato essere un agente corrosivo migliore del cloruro).
Mi dispiace di non avere riferimenti, la maggior parte di questo si basa sulla letteratura che ho letto un po di tempo fa. Inoltre, sono solo uno studente principiante in chimica e scienza della corrosione, quindi per favore aiutaci a migliorare la mia risposta e correggere eventuali errori!