CuCl2 용액에서 알루미늄 호일의 화학적 반응

녹은 산화철입니다. 시스템에 철이 없어 녹슬지 않습니다.

갈색 물질은 반응 2Al + 3CuCl2-> 3Cu + 2AlCl3.

알루미늄 염화물이 가수 분해되어 무색 산성 인 AlCl3 6 수화물이 생성됩니다. 설명 .

알루미늄 호일은 얇은 고체 알루미늄 시트입니다. 흰색 (또는 은색)이라는 것을 알 수 있습니다. 원하는 경우 색상). 따라서 단색 알루미늄은 흰색 색상입니다. 알루미늄 소금은 무색입니다 (또는 흰색으로 표시됨). ). 알루미늄 염 이 물에 용해되면 용액이 무색입니다. .

자, 구리의 색은 무엇입니까? 전선에서 플라스틱 절연체를 제거하여 내부의 구리선을 보거나 프라이팬의 구리 바닥을보십시오. 구리가 갈색 고체임을 알 수 있습니다 .

구리 (II) 소금 은 파란색입니다. 따라서 염화 구리 (II)를 물에 녹이면 파란색 용액 을 얻게됩니다. 파란색은 용액에 Cu (II) 이온이 있음을 나타냅니다.

알루미늄은 구리보다 반응성이 높습니다. . 따라서 알루미늄 호일을 구리 염 용액에 넣으면 호일 표면의 알루미늄 원자 (용액과 접촉)가 반응하여 용액에서 구리 (II) 이온을 대신합니다 (이제는 염화 알루미늄 용액이됩니다). 이것이 청색 용액이 무색이되는 이유입니다.

원래 용액에 있던 구리 (II) 이온을 밀어내어 고체 구리 분말 (갈색)을 형성하고 알루미늄 호일 표면에 달라 붙습니다. 화학, 우리는 알루미늄이 소금에서 구리를 “대체”했다고 말합니다). 따라서 알루미늄 호일에 나타나는 갈색 코팅은 단선 입니다.

이제 어떻게 알 수 있습니까? 녹이 아니라고? 시간이 지남에 따라 철제 물체가 천천히 녹이 슨다는 것을 알아야합니다. 이는 철이 대기 중의 산소와 반응하여 수분이있는 상태에서 천천히 산화철로 변하기 때문입니다. 따라서 녹은 산화철 도 갈색입니다.

이제 알루미늄 호일의 갈색 코팅은 녹슬지 않습니다. > iron 실험의 모든 위치에 있습니다. 알루미늄과 구리는 녹슬지 않습니다.

동료가 구리 금속 일 가능성이 높다는 점에 동의합니다. 그러나 산성 염화 구리 용액으로 시작하고 시작 물이나 공기 접촉으로 인해 산소에 노출 될 가능성이 있으므로 조금 더 화학이 발생할 수 있습니다. 더 정확하게는 전기 화학 (또는 표면 양극 표시) / 음극 메커니즘). 예를 들어 다음 반응은 산소가있는 산성 용액에서 구리, 철 및 기타 전이 금속 (Mn, Co, Ce, Cr, ..)과 함께 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

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

철류에 대한 위 방정식의 출처 ( https://wwwbrr.cr.usgs.gov/projects/GWC_coupled/phreeqc/html/final-78.html 의 html 파일과 관련하여 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/es0501058 ) 및 구리의 경우 예를 들어 https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide .

전이 금속 (예 : 구리)이 다음과 같이 염기성 염을 형성하는 경향을 고려하여 위의 반응을 다시 작성합니다.

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

대학생과 연구자들을 위해 저는 흥미롭게도 “영향력”이라는 보충제를 사용하여이 반응에 대한 근본적인 라디칼 화학 경로를 도출했습니다. 대기 미량 가스의 화학에 대한 에어로졸의 경우 : 사례 과산화물 라디칼에 대한 연구 “”, H. Liang1, Z. M. Chen1, D. Huang1, Y. Zhao1 및 Z. Y.Li, 링크 : 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 = 3.0xE09)

다시 순 반응 : 4 Cu + + O2 + 2 H + → 4 Cu2 + + 2 OH-

이제 Al / CuCl2에 대해 논의한 실험에서, 특히 새로 침전 된 구리 금속 금속이 일반적으로 느리게 관찰되는 철의 산화에 대해 유사하게 반응하여 산화제 1 구리의 코팅을 형성 할 것이라고 생각합니다. 소위 금속 자동 산화 반응 (위의 반응 R24)에 따라 산성 공기 / CO2 혼합물의 구리 금속 :

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

또한 가역적 인 반응입니다. 산성화시 슈퍼 옥사이드 라디칼 음이온 (O2−, • O2− 또는 O2 • −으로 작성되지만 후자의 형태는 관례에 따라 표기되지만 가독성에 중요한 문제를 일으킬 수 있으며 활성 종의 특성에 대한 오해 가능성이 있음) H2O2 (반응 R27)로 이어지고 Fenton (또는 Fenton 유형과 구리) 반응 (위의 R25 참조)을 공급하여 철 또는 구리 염을 생성합니다. 그 결과, 설명 된 것처럼 보이는 더 어두운 색은 실제로 Cu2O의 존재로 인한 것일 수 있으며, 낮은 pH와 높은 산소 수준에서는 CuO의 훨씬 더 어두운 점이 발생할 수 있습니다.

65 ° C 이상의 온도에서 , 한 연구 ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0001616069900467 에서 PDF로 제공되는 전체 기사 참조)는“전자가 속도 제어 단계로서 열 이온 방출에 의한 산화물-가스 인터페이스”, 여기서 다음을 통해 슈퍼 옥사이드 라디칼 음이온이 생성 될 것으로 예상합니다.

e- (aq) + O2 (aq) = • O2−

그리고 또 다른 연구에 따르면 반응 :

e- (aq) + H + = • H

여기서 수소 양성자 (수증기에서 파생 됨)가 분명히 차지합니다. Cu2O와 관련된 주요 결함으로 형성된 표면 Cu 공석 ( https://www.jstage.jst.go.jp/article/isijinternational/49/12/49_12_1926/_pdf 에서 Wang 및 Cho의 토론 참조).

나는 또한 t의 유전체의 변화로 인해 대기의 슈퍼 옥사이드와 수증기 he medium, • O2−는 대부분 • HO2 (물로 쉽게 기증되는 양성자)로 존재합니다. 또한 후자의 하이드 로퍼 옥사이드 라디칼은 반응을 통해 H2O2 (및 R25에 대해 위에서 언급 한 가능한 펜톤 유형 반응)에 대한 느린 전구체 일뿐만 아니라 다음과 같은 반응을 통해 가능합니다.

• HO2 + • HO2 = H2O2 + O2

그러나 최근에는 그 자체로 산성 라디칼로 인식됨 (의 라디칼 강화 산도 : 왜 중탄산염, 카르 복실, 하이드 로퍼 옥실 및 관련 라디칼이 산성 인 이유참조) https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpca.7b08081?src=recsys&journalCode=jpcafh ).