Reazione chimica del foglio di alluminio in soluzione CuCl2

La ruggine è ossido di ferro; non hai ferro nel sistema quindi non è ruggine.

La sostanza marrone è polvere di rame prodotta da la reazione 2Al + 3CuCl2 -> 3Cu + 2AlCl3.

Il cloruro di alluminio poi idrolizza per dare AlCl3 esaidrato che è incolore e acido spiegazione qui .

Il foglio di alluminio è un sottile foglio di alluminio solido. Puoi vedere che è di colore bianco (o argento colorato, se preferisci). Quindi alluminio solido è di colore bianco . I sali di alluminio sono incolori (oppure li vedi come bianchi ). Quando i sali di alluminio sono disciolti in acqua, le soluzioni sono incolori .

Ora, qual è il colore del rame solido? Rimuovere lisolamento di plastica da un pezzo di cavo elettrico per vedere il filo di rame allinterno, oppure guardare il fondo di rame di una padella. Puoi vedere che rame è un solido marrone .

I sali di rame (II) sono di colore blu. Quindi, quando hai sciolto il cloruro di Cu (II) in acqua, hai ottenuto una soluzione blu . Il colore blu indica la presenza di ioni Cu (II) nella soluzione.

Lalluminio è più reattivo del rame . Pertanto, quando un foglio di alluminio viene inserito nella soluzione di sale di rame, gli atomi di alluminio sulla superficie del foglio (a contatto con la soluzione) reagiscono e prendono il posto degli ioni rame (II) nella soluzione (ora diventa soluzione di cloruro di alluminio). Questo è il motivo per cui la soluzione blu diventa incolore.

Gli ioni rame (II) che erano originariamente nella soluzione vengono espulsi per formare una polvere di rame solida (marrone) e si attaccano alla superficie del foglio di alluminio (in chimica, diciamo che lalluminio “spostava” il rame dal sale). Quindi il rivestimento marrone che appare sul foglio di alluminio è rame solido .

Ora come fai a saperlo che non è ruggine? Devi sapere che gli oggetti di ferro arrugginiscono lentamente col passare del tempo. Questo perché il ferro reagisce con lossigeno nellatmosfera e si trasforma lentamente in ossido di ferro in presenza di umidità. Pertanto la ruggine è ossido di ferro , anchesso di colore marrone.

Ora puoi dedurre che il il rivestimento marrone sul foglio di alluminio è non ruggine , perché non hai utilizzato stira in qualsiasi punto dellesperimento. Lalluminio e il rame non arrugginiscono.

Sono daccordo con i miei colleghi nella misura in cui è molto probabilmente rame metallo. Tuttavia, dato che stiamo iniziando con una soluzione acida di cloruro di rame, e probabilmente cè una certa esposizione allossigeno dallacqua di partenza o dal contatto con laria, potrebbe verificarsi un po più di chimica, più precisamente, elettrochimica (o che mostra un anodo di superficie / meccanismo catodico). È noto che la seguente reazione si verifica, ad esempio, con rame, ferrosi e probabilmente altri metalli di transizione (Mn, Co, Ce, Cr, ..) in soluzioni acide in presenza di ossigeno:

Cu ( l) / Fe (ll) + 1/4 O2 + H + -> Cu (ll) / Fe (lll) + ½ H2O

Fonte dellequazione sopra per ferroso (che è completamente disponibile come html in https://wwwbrr.cr.usgs.gov/projects/GWC_coupled/phreeqc/html/final-78.html e, in modo correlato, anche commenti in https://pubs.acs.org/doi/10.1021/es0501058 ) e per il rame, vedi, ad esempio, Eq (7) in https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide .

Vorrei riscrivere la reazione di cui sopra data la propensione di alcuni metalli di transizione (come il rame) a formare sali basici come segue:

4 Cu ( l) + O2 + 2 H + -> 4 Cu (ll) + 2 OH-

Per studenti universitari e ricercatori, ho ricavato in modo interessante un percorso di chimica radicale sottostante a questa reazione impiegando il supplemento “Impatti di aerosol sulla chimica dei gas in traccia atmosferici: un caso studio dei radicali perossidi “”, di H. Liang1, Z. M. Chen1, D. Huang1, Y. Zhao1 e Z. Y.Li, link: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.atmos-chem-phys.net/13/11259/2013/acp-13-11259-2013-supplement.pdf&ved=0ahUKEwj64JTH4ejMAhVCHR4KHegXCu8QFggcMAE&usg=AFQjCNGZWxTNxFPmgaT1bARYjO08w2_wIg&sig2=Gbhj5orSHmeDIV9uy-moYg :

R24 O2 (aq) + Cu + → Cu2 + + O2− (k = 4.6xE05)

R27 O2− + Cu + + 2 H + → Cu2 + + H2O2 (k = 9.4xE09)

R25 H2O2 + Cu + → Cu2 + + OH + OH – (k = 7.0 xE03)

R23 OH + Cu + → Cu2 + + OH− (k = 3.0 × E09)

Di nuovo reazione netta: 4 Cu + + O2 + 2 H + → 4 Cu2 + + 2 OH-

Ora, per lesperimento discusso con Al / CuCl2, sospetto che il rame metallico elementare, specialmente appena precipitato di recente, reagirà in modo simile formando un rivestimento di ossido rameoso per lossidazione normalmente lenta del ferro e rame metallico in una miscela acida aria / CO2 per la cosiddetta reazione di autoossidazione del metallo (reazione R24 sopra):

O2 (aq) + 4 Cu / Fe = Cu (l) / Fe (ll ) + • O2−

che è anche una reazione reversibile. Dopo lacidificazione, lanione radicale superossido (scritto come O2−, • O2− o O2 • -, ma mentre questultima forma è in accordo con la convenzione, può presentare problemi significativi sulla leggibilità e possibile errata interpretazione della natura della specie attiva) può portare a H2O2 (reazione R27) e alimentare una reazione di Fenton (o di tipo Fenton con rame) (vedere R25 sopra) creando un sale ferrico o rameico. Di conseguenza, la colorazione più scura apparentemente osservata descritta potrebbe essere effettivamente dovuta alla presenza di Cu2O e, a pH basso e livelli di ossigeno elevati, potrebbero svilupparsi macchie molto più scure di CuO.

A temperature superiori a 65 ° C , uno studio (vedere larticolo completamente disponibile in pdf su https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0001616069900467 ) si riferisce all “arrivo degli elettroni a linterfaccia ossido-gas mediante emissione termoionica come fase di controllo della velocità “, dove mi aspetterei che ciò porti allanione radicale superossido tramite:

e- (aq) + O2 (aq) = • O2−

E per un altro studio anche la reazione:

e- (aq) + H + = • H

dove apparentemente occupa il protone di idrogeno (derivato dal vapore acqueo) posti vacanti di superficie Cu, formati dai principali difetti associati a Cu2O (vedere la discussione di Wang e Cho su https://www.jstage.jst.go.jp/article/isijinternational/49/12/49_12_1926/_pdf ).

Vorrei anche notare che il superossido atmosferico più il vapore acqueo, a causa del cambiamento nel dielettrico di t Il mezzo, • O2 – diventa largamente presente come • HO2 (il protone è apparentemente facilmente donato dallacqua). Inoltre, questultimo radicale idroperossido non è solo un lento precursore di H2O2 (e una possibile reazione di tipo fenton annotata sopra per R25) tramite la reazione:

• HO2 + • HO2 = H2O2 + O2

ma anche, recentemente riconosciuto come un radicale acido in sé (vedere “Radical-Enhanced Acidity: Why Bicarbonate, Carboxyl, Hydroperoxyl, and Related Radicals Are So Acidic” in https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpca.7b08081?src=recsys&journalCode=jpcafh ).