Ich analysiere eine Reaktion zwischen Wassersulfat, Kupfer und Aluminium. Ein Stück $ \ ce {Al} $, z. B. Aluminiumfolie. Mir ist klar, dass sich auf der Oberfläche des $ \ ce {Al} $ eine Schicht von $ \ ce {Al2O3} $ bildet, die es passiviert, und mir ist klar, dass das $ \ ce {NaCl} $ (oder vielmehr nur das $ \ ce) ist {Cl ^ -} $) reinigt das Aluminiumoxid von der Oberfläche des Aluminiumstücks, aber ich verstehe nicht warum. Ich würde es sehr schätzen, wenn mir jemand eine Erklärung anbieten könnte.
Außerdem (Ich habe dies nicht genau in das Thema meiner Frage aufgenommen.) Warum sieht die Reaktion so aus:
$$ \ ce {6H2O + 3CuSO4 + 5Al \ rightarrow 3H2 + Al2 (SO4) ) 3 + 3Al (OH) 2 + 3Cu} $$
(oder etwas in dieser Richtung) anstatt:
$$ \ ce {3CuSO4 + 2Al – > Al2 (SO4) 3 + 3Cu} $$?
Etwas in dieser Richtung muss der Fall sein, da die Reaktion Gas ergibt.
Kommentare
- Sie sollten Ihre erste Gleichung in zwei teilen, eine, in der Al Wasser reduziert, eine, in der Al Cu reduziert. Beide Reaktionen finden mehr oder weniger unabhängig voneinander statt, es gibt keine absolute stöchiometrische Beziehung Wette zwischen ihnen.
- Würde dies bedeuten, dass sauberes Al mit H2O reagieren würde, um H2-Gas genauso heftig zu erzeugen, wie wenn es ' mit CuSO4 + H2O-Lösung reagiert und H2-Gas bilden, wenn bei gleicher Temperatur? Vielen Dank auch für die vorgeschlagene Bearbeitung.
- Nein, das ist ' das, was ich mit " mehr oder weniger gemeint habe ". Ich würde die erste Gleichung nicht entfernen, sondern nur eine dritte hinzufügen, die die Entwicklung von H2 aus Wasser + Al beschreibt. Es gibt sicherlich eine interessante Wechselwirkung zwischen den beiden Teilen. Übrigens. Al-Sulfat ist wasserlöslich.
Antwort
Aluminium widersteht Korrosion in neutralem oder leicht nicht neutralem Wasser wegen des sehr unlöslichen Al2O3-Films auf dem Metall. Wenn Sie diesen Film brechen, korrodiert er das blanke Metall und bildet sich neu.
Wenn Sie jedoch das Al zerkratzen und eine Kathode (ein weniger aktives Metall) anbringen, haben Sie eine galvanische Zelle, und H2 kann entwickelt werden von dieser Kathode löst sich Al auf. Das einfachste Beispiel hierfür ist, wenn Sie Al in H2O in Kontakt mit einem Tropfen Quecksilber bringen. Kratz das Al durch das Hg; Das Hg verschmilzt mit dem Al (bindet sich als Kathode) und ermöglicht die Entwicklung von H2, wenn sich Al an anderer Stelle auflöst.
Das Experiment mit CuSO4 ist ähnlich: Kratz das Al; etwas Cu wird abgeschieden und wirkt als Kathode, und der Rest des Al löst sich schließlich im H 2 O auf. Wenn Sie zu faul sind, um das Al zu kratzen (ich bin scherzhaft!), Können Sie dem H2O ein wenig Cl-Ion hinzufügen, das mit der Korrosion des Al, der Ablagerung von Cu, der Produktion galvanischer Zellen und der Auflösung aller Al-Ionen beginnt Al.
Als Testfrage wird ein elektrochemisches Beispiel gestellt: Wäre es besser, ein Schiff aus Aluminium mit Kupfernieten oder aus Kupfer mit Aluminiumnieten herzustellen? Ein Aluminiumboot? Nein! korrodieren im Meerwasser. Kupfer würde länger überleben. Aber NEIN! Das Kupferboot würde eine riesige Kathode und winzige Aluminiumanoden (die Nieten) haben, die schnell korrodieren würden und die Kupferplatten würden auseinanderfallen. Andererseits würde ein Aluminiumboot Im Meerwasser würde es nicht ewig dauern, aber die winzigen Kathoden würden den Korrosionsstrom begrenzen, und die großen Aluminiumanoden würden Korrosion über das gesamte Schiff verteilt haben, so dass sie länger überleben würden als auf die andere Weise. Natürlich würde jeder intelligente Mensch Kupfernieten verwenden Kupferplatten und Aluminiumnieten auf Aluminium, aber es “ s nur um einen Punkt zu machen.
Antwort
Chloride sind bekanntermaßen ein aggressives Ion für Metallkorrosion Dies liegt an der Fähigkeit von Chloriden, den Passivierungsfilm auf Metallen zu destabilisieren, die die Metalle vor Korrosion schützen. So genannte Lochfraßkorrosion kann auftreten, wenn ein Zusammenbruch der Passivierungsschicht an bestimmten Stellen der Metalloberfläche zu Korrosion durch andere Oxidationsmittel im wässrigen Medium führt, was zur Bildung von Korrosionsgruben führt. Freiliegende Metalloberflächen setzen durch den Abbau der Passivierungsschicht Metallionen frei, die mit den Chloridanionen komplexieren; Der Metallchloridkomplex reagiert mit Wasser unter Bildung von Salzsäure und eines Metallhydroxidkomplexes, wodurch der pH-Wert des Mediums nahe der Metalloberfläche verringert und die Korrosion weiter beschleunigt wird. (Eine Referenz finden Sie hier: http://sassda.co.za/stainless – Stahl und Korrosion /).
Aluminium ist ein „amphoteres“ Metall, das mit Alkalien reagiert. Wasser oxidiert zuerst Al zu Al (III) und erzeugt Wasserstoffgas (wahrscheinlich das von Ihnen beobachtete Aufbrausen) aufgrund der Reduktion von Wasser. Al (III) -Ionen komplexieren dann mit Hydroxidionen, um einen löslichen Komplex in Lösung zu bilden.Wenn eine Legierung aus Cu und Al in NaOH eingebracht wird, löst sich das Al auf und hinterlässt das Kupfer in einer nanoporösen Struktur, einem Material, das für katalytische Anwendungen geeignet ist.
Wie für Ihre Frage, ob Al mit Wasser so heftig reagieren kann wie Kupfer (II) sulfatlösung, denke ich ja. Wenn Ihr Al jedoch nicht so „sauber“ ist, wie Sie denken, und dennoch eine Passivierungsschicht auf der Oberfläche aufweist, destabilisieren Sulfationen bekanntermaßen auch Passivierungsschichten aus Metallen, so dass die Korrosion verstärkt werden kann (tatsächlich behaupten einige Quellen, dass Sulfat vorhanden ist) ein besseres ätzendes Mittel als Chlorid sein.
Es tut mir leid, dass ich keine Referenzen habe. Das meiste davon basiert auf Literatur, die ich vor einiger Zeit gelesen habe. Außerdem bin ich nur ein Anfänger in Chemie und Korrosionswissenschaften. Bitte helfen Sie mir, meine Antwort zu verbessern und Fehler zu korrigieren!