Analizez o reacție între cupru sulfat de apă și aluminiu. O bucată de $ \ ce {Al} $, de exemplu, folie de aluminiu. Îmi dau seama că se formează un strat de $ \ ce {Al2O3} $ pe suprafața $ \ ce {Al} $, pasivizându-l și îmi dau seama că $ \ ce {NaCl} $ (sau mai bine zis doar $ \ ce {Cl ^ -} $) curăță oxidul de aluminiu de pe suprafața bucății de aluminiu, dar nu înțeleg de ce. Aș aprecia foarte mult dacă cineva mi-ar putea oferi o explicație.
În plus, (Nu am inclus exact acest lucru în subiectul întrebării mele) de ce reacția arată astfel:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4 ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(sau ceva asemănător), mai degrabă decât:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Ceva de-a lungul acestor linii trebuie să fie cazul, deoarece reacția produce gaz ..
Comentarii
- Ar trebui să împărțiți prima ecuație în două, una în care Al reduce apa, una în care Al reduce Cu. Ambele reacții au loc mai mult sau mai puțin independent, nu există relație stochiometrică absolută pariat
- Ar însemna că Al curat ar reacționa cu H2O pentru a produce gaz H2 la fel de energic ca atunci când reacționează ' cu soluția de CuSO4 + H2O și formând gaz H2, dacă la aceeași temperatură? De asemenea, mulțumesc pentru modificarea sugerată.
- Nu, ' este ceea ce am vrut să spun prin " mai mult sau mai puțin ". Nu aș elimina prima ecuație, aș adăuga doar o a treia care descrie evoluția H2 din apă + Al. Există cu siguranță o interacțiune interesantă între cele două părți. Btw. Al-sulfatul este solubil în apă.
Răspuns
Aluminiul rezistă la coroziune în apă neutră sau ușor neutră din cauza filmului foarte insolubil de Al2O3 pe metal. Dacă spargeți acest film, acesta va coroda metalul gol și se va reforma.
Dar dacă zgâriați Al și atașați un catod (un metal mai puțin activ), aveți o celulă galvanică și H2 poate fi dezvoltat din acest catod pe măsură ce Al se dizolvă. Cel mai simplu exemplu în acest sens este atunci când puneți Al în H2O în contact cu o picătură de mercur. Zgârieți Al prin Hg; Hg se amalgamează cu Al (atașându-se ca catod), permițând evoluarea H2 pe măsură ce Al se dizolvă în altă parte.
Experimentul cu CuSO4 este similar: zgâriați Al; o parte din Cu va fi depusă și va acționa ca un catod, iar restul de Al se va dizolva în cele din urmă în H2O. Dacă sunteți prea leneși să zgâriați Al (eu sunt facetios!), Puteți adăuga un pic de Clion la H2O, care va începe coroziunea Al, depunerea de Cu, producerea de celule galvanice, dizolvarea tuturor Al.
Există un exemplu electrochimic pus ca o întrebare de testare: ar fi mai bine să construim o navă din aluminiu cu nituri din cupru sau din cupru cu nituri din aluminiu? O barcă din aluminiu? Nu! Cuprul ar supraviețui mai mult. Dar NU! Barca de cupru ar avea un catod imens și anodi mici de aluminiu (nituri), care s-ar coroda rapid și plăcile de cupru s-ar destrăma. Pe de altă parte, o barcă de aluminiu ar avea nu durează veșnic în apa de mare, dar catodii mici ar limita curentul de coroziune, iar anodii mari de aluminiu ar avea coroziune distribuită pe întreaga navă, deci ar supraviețui mai mult decât invers. Desigur, orice persoană inteligentă ar folosi nituri de cupru pe plăci de cupru și nituri de aluminiu pe aluminiu, dar ” Doar pentru a face un punct.
Răspuns
Se știe că clorurile sunt un ion agresiv pentru coroziunea metalelor, se crede că datorită capacității clorurilor de a destabiliza pelicula de pasivare a metalelor care protejează metalele de coroziune. Poate să apară ceea ce este cunoscut sub numele de coroziune prin picurare, în cazul în care o defalcare a stratului de pasivare în puncte specifice ale suprafeței metalice duce la coroziunea de către alți agenți oxidanți din mediul apos, ducând la formarea de gropi de coroziune. Suprafețele metalice expuse datorită defalcării stratului de pasivare eliberează ioni metalici, care se complexează cu anionii clorură; complexul metal-clorură reacționează cu apa pentru a forma acid clorhidric și un complex metal-hidroxid, reducând pH-ul mediului aproape de suprafața metalică, accelerând în continuare coroziunea. (O referință poate fi găsită aici: http://sassda.co.za/stainless – oțel și coroziune /).
Aluminiu este un metal „amfoteric” care reacționează cu alcalii; apa oxidează mai întâi Al în Al (III), producând hidrogen gazos (probabil efervescența pe care o observați) datorită reducerii apei. Ionii Al (III) se complexează apoi cu ioni hidroxid pentru a forma un complex solubil în soluție.De fapt, atunci când un aliaj de Cu și Al este plasat în NaOH, se vede că Al se dizolvă, lăsând cuprul în urmă într-o structură nanoporoasă, un material care are potențial pentru aplicații catalitice.
În ceea ce privește întrebarea dvs. dacă Al poate reacționa la fel de energic cu apa ca soluția de sulfat de cupru (II), cred că da. Dar dacă Al dvs. nu este „atât de„ curat ”cum credeți și mai are un strat de pasivare la suprafață, se știe că ionii sulfat destabilizează straturile de pasivare a metalelor, astfel încât ar putea spori coroziunea (de fapt, unele surse afirmă să fie un agent coroziv mai bun decât clorura).
Ne pare rău că nu am nicio referință, majoritatea se bazează pe literatura pe care am citit-o cu ceva timp în urmă. De asemenea, sunt doar un începător în domeniul chimiei și al științei coroziunii, așa că vă rog să vă ajutați să îmbunătățiți răspunsul și să corectați orice greșeli!