Ik analyseer een reactie tussen watersulfaat koper en aluminium. Een stuk $ \ ce {Al} $, bijvoorbeeld aluminiumfolie. Ik realiseer me dat een laag $ \ ce {Al2O3} $ zich vormt op het oppervlak van de $ \ ce {Al} $, die passiveert, en ik realiseer me dat de $ \ ce {NaCl} $ (of liever alleen de $ \ ce {Cl ^ -} $) reinigt het aluminiumoxide van het oppervlak van het stuk aluminium, maar ik begrijp niet waarom. Ik zou het enorm waarderen als iemand me een verklaring zou kunnen geven.
Bovendien, (Ik heb dit niet precies in het onderwerp van mijn vraag opgenomen) waarom ziet de reactie er zo uit:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(of iets in de trant daarvan) in plaats van:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Iets in deze richting moet het geval zijn, want de reactie levert gas op ..
Opmerkingen
- Je moet je eerste vergelijking in twee delen splitsen, een waarin Al water reduceert, een waarbij Al Cu reduceert. Beide reacties gebeuren min of meer onafhankelijk, er is geen absolute stochiometrische relatie inzet zou dat betekenen dat schoon Al zou reageren met H2O om H2-gas even krachtig te produceren als wanneer het ' reageert met CuSO4 + H2O-oplossing en vorming van H2-gas, indien op dezelfde temperatuur? Ook bedankt voor de voorgestelde bewerking.
- Nee, dat ' is wat ik bedoelde met " min of meer ". Ik zou de eerste vergelijking niet verwijderen, maar een derde toevoegen die de evolutie van H2 uit water + Al beschrijft. Er is zeker een interessante interactie tussen de twee delen. Btw. Al-sulfaat is oplosbaar in water.
Antwoord
Aluminium is bestand tegen corrosie in neutraal of enigszins niet-neutraal water vanwege de zeer onoplosbare Al2O3-film op het metaal. Als je deze film breekt, zal het het blote metaal aantasten en hervormen.
Maar als je het Al krast en een kathode bevestigt (een minder actief metaal), heb je een galvanische cel en kan H2 worden ontwikkeld van deze kathode als Al oplost. Het eenvoudigste voorbeeld hiervan is wanneer je Al in H2O in contact brengt met een druppel kwik. Kras de Al door de Hg; het Hg versmelt met het Al (hecht zichzelf als kathode), waardoor H2 kan worden geëvolueerd naarmate Al elders oplost.
Het experiment met CuSO4 is vergelijkbaar: scratch the Al; wat Cu zal worden afgezet en fungeren als een kathode en de rest van het Al zal uiteindelijk oplossen in het H2O. Als je te lui bent om het Al te krassen (ik ben grappig!), Kun je een beetje Cl-ion aan het H2O toevoegen, waardoor corrosie van het Al, afzetting van Cu, productie van galvanische cellen, oplossen van alle Al.
Er is een elektrochemisch voorbeeld dat als testvraag wordt gesteld: zou het beter zijn om een schip te maken van aluminium met koperen klinknagels of van koper met aluminium klinknagels? Een aluminium boot? Nee! corroderen in zeewater. Koper zou langer overleven. Maar NEE! De koperen boot zou een enorme kathode en kleine aluminium anodes (de klinknagels) hebben, die snel zouden corroderen en de koperplaten zouden uit elkaar vallen. Aan de andere kant zou een aluminium boot niet eeuwig in zeewater, maar de kleine kathodes zouden de corrosiestroom beperken, en de grote aluminium anodes zouden corrosie over het hele schip verspreiden, zodat het langer zou overleven dan andersom. Natuurlijk zou elk intelligent persoon koperen klinknagels gebruiken op koperen platen en aluminium klinknagels op aluminium, maar het ” s om een punt te maken.
Antwoord
Chloriden staan bekend als een agressief ion voor metaalcorrosie, dit wordt verondersteld vanwege het vermogen van chloriden om de passiveringsfilm op metalen te destabiliseren die de metalen tegen corrosie beschermen. Wat bekend staat als putcorrosie kan optreden, waarbij een afbraak van de passiveringslaag op specifieke punten van het metaaloppervlak leidt tot corrosie daar door andere oxidatiemiddelen in het waterige medium, wat leidt tot de vorming van corrosieputjes. Blootgestelde metalen oppervlakken als gevolg van de afbraak van de passiveringslaag geven metaalionen vrij, die een complex vormen met de chloride-anionen; het metaalchloridecomplex reageert met water om zoutzuur en een metaalhydroxidecomplex te vormen, waardoor de pH van het medium dicht bij het metaaloppervlak wordt verlaagd en corrosie verder wordt versneld. (Een verwijzing is hier te vinden: http://sassda.co.za/stainless – staal-en-corrosie /).
Aluminium is een “amfoteer” metaal dat reageert met alkaliën; water oxideert eerst Al tot Al (III), waardoor waterstofgas ontstaat (waarschijnlijk het bruisen dat je waarneemt) door de reductie van water. Al (III) -ionen complexeren vervolgens met hydroxide-ionen om een oplosbaar complex in oplossing te vormen.Wanneer een legering van Cu en Al in NaOH wordt geplaatst, wordt gezien dat het Al oplost, waardoor het koper achterblijft in een nanoporeuze structuur, een materiaal dat potentieel heeft voor katalytische toepassingen.
Wat betreft uw vraag of Al even krachtig kan reageren met water als koper (II) sulfaatoplossing, denk ik van wel. Maar als uw Al niet zo “schoon” is als u denkt en nog steeds een passivatielaag op het oppervlak heeft, is het bekend dat sulfaationen ook passiveringslagen van metalen destabiliseren, zodat dit de corrosie kan versterken (in feite beweren sommige bronnen dat sulfaat een beter corrosief middel zijn dan chloride).
Sorry dat ik geen referenties heb, het meeste hiervan is gebaseerd op literatuur die ik al een tijdje geleden heb gelezen. Bovendien ben ik maar een beginnend leerling in scheikunde en corrosiewetenschap, dus help alstublieft om mijn antwoord te verbeteren en eventuele fouten te corrigeren!