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Alt 30.11.2018, 15:11   #1   Druckbare Version zeigen
Kupfer-Schnupfer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Hallo liebe Chemie-Freunde,


ich habe vor kurzem mein Chemiestudium begonnen und wir stießen vor kurzem auf die Thematik des Eloxierens.


Im Vorversuch hielten wir eine Aluminiumfolie in Kupfer(II)-chlorid-dihydrat, was zu einer starken Blasenbildung, der vollständigen Auflösung des Al und dem Enstehen von Kupfer endete.
Danach hielten wir ein anderes Stück Al-Folie in Kupfersulfat-pentahydrat, wo es zu gar keiner Reaktion kam.


Warum ist das so?


Kupfer ist ja ein edleres Metall als Aluminium, also wieso kommt es bei CuSO4*5H2O nicht zu einer Oxidation?


Mit freundlichen Grüßen
euer Kupfer-Schnupfer
Kupfer-Schnupfer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.11.2018, 15:59   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.099
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

mal ne vermutung:

- beide Cu-salze werden beim aufloesen initial [Cu(H2O)6]2+ ergeben, welches eine kationensaeure ist: [Cu(H2O)6]2+ {\to} [Cu(H2O)5(OH)]+ + H+ , pKs 7.49

- als gegenionen bekommst du (hydratisiertes) chlorid, sulfat

- sulfat ist eine schwache anionenbase, pKs der konjugierten saeure HSO4- ist pKs= 1,9
- chlorid ist eine extrem schwache anionenbase, pKs der konjugierten saeure: -6

{\to} sulfat wird die sauren eigenschaften der kationensaeure [Cu(H2O)6]2+ staerker "daempfen" als chlorid


schaetzt man die resultate mal mit der amphoterenformel " pH = 0.5(pKs1 + pKs2)" grob ab*), so ergibt sich fuer den resultierenden pH der loesungen:
kupfersulfat: pH {_\approx} 5
kupferchlorid: pH {_\approx} 1

(hierin mag ein grund liegen, dass man mit kupferchlorid chemisch gut aetzen kann, mit kupfersulfat m.w.n. jedoch nicht)

ergebnis:
- loesungen von kupferchlorid sind ansprechend sauer, brechen die passivierungsschicht des Al schnell ( {\to} wasserstoffbildung usw.) und halten weiters infolge daher auch redoxbefaehigte oberflaeche bereit, um kupferionen daran zum element zu reduzieren
- loesungen von kupfersulfat sind lediglich schwachsauer, und koennen obige prozesse, insbesondere die einleitende depassivierung, nicht einleiten- zumindest nicht schnell

gruss

Ingo


*)
mir ist klar, dass ich den naeherungsansatz fuer die amphoterenformel hier, insbesondere beim chloridsalz, doch arg ueberstrapaziere.
andereseits geht es ja nur erstmal um ne grob-daumenabschatzung ueber die richtung, und da kann man dann schonmal eine - mehr oder weniger belastbare - vorerwartung draus ableiten, welche sosse wohl die saurere sein wird: mehr solls ja grad noch nicht wirklich sein.
... und alles andere kann man eh nur mit ner ladungsbilanz rechnen, was ich hier aber grad mal fuer overdoing halte
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.11.2018, 17:35   #3   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.617
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Zitat:
Zitat von magician4 Beitrag anzeigen
- beide Cu-salze werden beim aufloesen initial [Cu(H2O)6]2+ ergeben,
Bist Du sicher? Kupferchloridlösung ist grün, Kupfersulfatlösung ist blau. Da liegen bestimmt verschiedene Komplexe vor.
__________________
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Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so und so.
imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.11.2018, 20:03   #4   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.099
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Zitat:
Kupferchloridlösung ist grün, Kupfersulfatlösung ist blau. Da liegen bestimmt verschiedene Komplexe vor.
da hast du recht, (u.a.) auch gleichgewichts-komplexe mit den anionen liegen ebenfalls noch vor
allerdings sind die komplexe (also deren KK) nicht sehr stark, if memory serves, und dieses nebengeschegen ( solange wir nicht beispw. ueber das aufloesen von kupferchlorid in konz. HCl reden oder sowas) zieht an pH-relevanten teilen nicht die wurst vom teller
{\to} dieses nebengeschehen hatte ich daher nicht als wirklich relevant eingeschaetzt, und somit auch nicht wirklich mitbetrachtet

... aber moeglcherweise gibts ja auch ueber "deinen" pathway ne plausible erklaerung fuer den stark unterschiedlichen resultierenden pH ( denn den sehe ich da auf alle faelle am werk)

wer weiss das alles schon so ganz genau

... aber deshalb hatte ich ja auch "vermutung" ueber meinen ersten beitrag geschrieben

warten wir also auf schlaue kollegen und -innen


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.11.2018, 20:24   #5   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.285
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Ich hätte hier über die Rolle des Chlorids als Korrosionspromotor argumentiert:
https://www.die-verbindungs-spezialisten.de/fileadmin/user_upload/LV_BV/BV_Unterfranken/Schweinfurter_Schweissseminar2015/Loos_Chloride_in_der_Korrosion.pdf .
Es lagert sich in die schützende Oxidschicht des Al ein und erleichtert damit die Reaktion des Al mit Wasser.Das Sulfat ist unter den obigen Bedingungen weniger effektiv.
Gerade noch das gefunden:http://www.chemieunterricht.de/dc2/katalyse/k-cl-al.htm .

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.12.2018, 16:28   #6   Druckbare Version zeigen
Kupfer-Schnupfer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Vielen Dank euch Dreien!


Jetzt weiß ich, wo der Hase läuft


LG
Kupfer-Schnupfer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.12.2018, 17:29   #7   Druckbare Version zeigen
Kupfer-Schnupfer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Vielen Dank euch!


Ich fasse einmal zusammen, um zu überprüfen, ob ich das richtig verstanden habe:
-Chlorid-Ionen sind kein Oxidationsmittel wegen der negativen Ladung
-Chlorid-Ionen katalysieren aber die Korrosion, dadurch dass sie die Oxidschicht (Al2O3) durchdringen können und somit zur Bildung eines Lokalelements führen, da an dieser Stelle elementares Aluminium auf das Kupfer trifft
-Wasser ist in diesem Fall die Säure
Kupfer-Schnupfer ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 02.12.2018, 13:45   #8   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 61.284
AW: Alumiumreaktion mit Kupfersulfat-pentahydrat und Kpfer(II)-chlorid-dihydrat

Richtig!
Chloridionen sind starke Korrosionsbeschleuniger.
Wenn man so an den Streusalz-Winter denkt, sieht man die Wirkung an Alu und Eisen. Auch Kupfer und Zink gammeln gesalzen schneller, sogar Nickel wird angegriffen, auch Edelstahl (wenn er nicht chloridbeständig legiert ist, wie meistens).

Gruß,
Franz
__________________
Gib einem Mann einen Fisch, und Du ernährst ihn für einen Tag.
Lehre ihn das Fischen, und Du ernährst ihn für sein ganzes Leben.

Nichts, was ein Mensch sich auszudenken in der Lage ist, kann so unwahrscheinlich, unlogisch oder hirnrissig sein, als dass es nicht doch ein anderer Mensch für bare Münze halten und diese vermeintliche Wahrheit notfalls mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln verteidigen wird.

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