Kupferacetat mit Aluminium und Kochsalz?

[Baciu]

Hallo,
im Internet habe ich ein Experiment entdeckt, wo Aluminium in eine Kupfersulfatlösung gegeben wurde und anschließend eine Kochsalzlösung dazugetan wurde.
Das Aluminium ging unter Wasserstoffentwicklung in Lösung und Kupfer schied sich am Boden des Gefäßes ab.
Daheim habe ich das Experiment wiederholt allerdings anstatt Kupfersulfatlösung verwendete ich Kupferacetatlösung. Es hat funktioniert.
Leider habe ich Probleme eine Reaktionsgleichung aufzustellen. Was entsteht aus dem Aluminium und was aus dem Kochsalz und dem Acetatrest? Aluminiumchlorid und Natriumacetat?? Hat da jemand eine Idee?

[aliquis]

Wir haben es hier mit katalysierter Korrosion im Lokalelement zu tun. Dabei kommt es dann zur Zementation von Kupfer.
Hier findest Du eine gute und detaillierte Erklärung: https://www.chemieunterricht.de/dc2/kat ... -cl-al.htm

Voraussetzung ist jedoch das Vorliegen von Kupfer- und Chlorid-Ionen in der Lösung. Ob das durch direkten Einsatz von Kupferchlorid geschieht oder durch eine Mischung eines anderen Kupfersalzes mit einem separaten Chlorid, ist dabei zweitrangig.
Kupferacetat hat allerdings den Nachteil, dass es nicht besonders gut wasserlöslich ist.
Statt allein auf Chlorid zu setzen, würde ich empfehlen, statt Kochsalz gleich einen Schuss Salzsäure zuzusetzen (sofern die Kupfersalzlösung nicht eh schon einen Überschuss an entsprechender Säure enthält). Das Vorhandensein von mehr Protonen beschleunigt die Reaktion nämlich deutlich, wenn man z. B. nur mal zügig etwas Kupfersalzabfall zur umweltverträglichen Entsorgung über die Kanalisation vorbereiten will oder auf die Schnelle einen ordentlichen Wasserstoffgasstrom erzeugen möchte.

Für das Aufstellen der Reaktionsgleichung würde ich empfehlen, wie Herr Blume nur die beteiligten Ionen gegenüberzustellen. Natrium- und Acetat-Ionen sind ja eigentlich nur Zuschauer-Ionen. Sie bilden erst wieder Salze, wenn die Mischung auskristallisiert. Welche dann am Ende vorliegen, darüber entscheiden letztlich die betreffenden Löslichkeiten.

[Baciu]

Ja, danke für die ausführliche Antwort.

Sie bilden erst wieder Salze, wenn die Mischung auskristallisiert. Welche dann am Ende vorliegen, darüber entscheiden letztlich die betreffenden Löslichkeiten.

Das versteh ich nicht so recht.Ja, die Lösung bildet einen Salzrückstand. Aber was genau? Ich hab noch mal recherchiert und angeblich soll das Al ein Aluminiumhydroxychlorid bilden. Nun hab ich mal gebastelt und versucht eine Gleichung aufzustellen:

Cu(CH3COO)2 + 2 Al + 2 NaCl + 4 H2O > Cu + 2 Al(OH)2Cl + 2 NaCH3COO + 2 H2

Kann das sein? Oder liege ich da komplett falsch?

[aliquis]

Nein, grundsätzlich falsch ist das nicht (bis auf dass man bei den Salzen den Carboxylatrest dem Kation voranstellt).

Aber wenn es nicht darum geht, stöchiometrisch passende Eduktmengen zu berechnen, sondern den Mechanismus nachzuvollziehen, beschränkt man sich in der Regel auf die Darstellung der beteiligten Ionen.
Ausserdem hast Du es eigentlich mit zwei parallelen Reaktionen zu tun: zum einen die zwischen Kupfer-Kation und Aluminium, und zum anderen zwischen Aluminium und Wasser. Chlorid wirkt nur katalytisch, Acetat und Natrium schauen nur zu.

In der Tat bildet sich in nichtsaurer Lösung ein basisches Aluminiumsalz. Sowohl das basische Chlorid wie auch das Acetat dürften schwer löslich sein und sofort ausfallen. Da Natriumchlorid zudem auch schlechter löslich ist als Natriumacetat, ist beim Auskristallisieren mit allen möglichen ionischen Konstellationen zu rechnen: zur Herstellung von essigsaurer Tonerde und Salz fürs Frühstücksei ist das vermutlich also keine geeignete Methode...

[Baciu]

Also außer dem Cu ist da nichts ausgefallen. Aber ich denke auch es bildet sich ein Salzgemisch was schwer zu trennen sein wird.

[aliquis]

Das wird daran liegen, dass Dich Kupferacetat per se dazu zwingt, in recht verdünnter Lösung zu arbeiten, aus der nicht viel ausfallen kann - und das bisschen dann vll. auch noch zeitverzögert.
Im Kupferschwamm versteckt sich sowas auch gern - zur Rückgewinnung des Kupfers auf dem Filter (falls gewünscht) also vorher gut mit verdünnter Salzsäure auswaschen und dann mit viel dest. Wasser nachspülen!

Im Grunde ist beim Eindunsten der wässrigen Mischung mit allen vier denkbaren Konstellationen rechnen.

[Baciu]

Der Kupferschwamm hat beim trocknen sofort einen grünen Belag bekommen. Wie verdünnt muss die Salzsäure denn sein?

[aliquis]

2-4-molar reicht. Noch wichtiger ist das anschliessende Durchspülen mit reichlich Wasser. Wenn das Grüne trotzdem nicht verschwinden will, dann ist es schwer lösliches basisches Kupferchlorid und man war beim Waschen zu geizig mit der Säure.

Der getrocknete Kupferschwamm oxidiert übrigens oberflächlich gern und bald zu Kupferoxid.
Benötigt man später mal feines glänzendes Kupferpulver, muss man es vorher immer nochmals in verd. Säure (am besten Schwefelsäure) waschen.
Stabiler ist Kupferpulver, das aus Kupfersulfat und Ascorbinsäure gewonnen wurde.

[Baciu]

Nun hab ich mal ein wenig weiter gebastelt.
Wenn ich Alufolie in eine Kochsalzlösung lege passiert anfangs nichts. Am nächsten Tag bildet sich ein flockiger weißer Niederschlag.
Nun hab ich überlegt was da passiert. Also Al hat ja ne Oxidschicht, die das Metall schützt. So scheint das Kochsalz diese Schicht zu zerstören. Nur was genau bildet sich da? Al2O3 + NaCL > ?
Und welcher Stoff verursacht nun die Bildung von Aluminiumhydroxid? Ist es das Wasser, welches jetzt auf das reine Al trifft, oder ein Reaktionsprodukt aus der Umwandlung von Al2O3?

[aliquis]

Es dürfte die gleiche Chlorid-katalysierte Korrosion von Aluminium durch Wasser sein wie mit die mit dem Kupfersalz, nur dass diesmal die Zementationsreaktion wegfällt - und die Zersetzung des Aluminiums deshalb weitaus langsamer abläuft.
Solche Vorgänge sind der Grund dafür, dass man gesalzene und saure Speisen nicht längere Zeit in Alu-Töpfen oder Folie aufbewahren sollte...

[Baciu]

Ok, dann verstehe ich das so:

NaCl wirkt als Katalysator (ändert sich selbst also nicht) und aus der Oxid-Schutzschicht entsteht:

Al₂O₃ + 3 H₂O → 2 Al(OH)₃↓

Dann liegt Al ohne Schutzschicht da und es geht weiter:

2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃↓ + 3 H₂↑

korrekt?

[aliquis]

Ja, sieht gut aus. Jetzt noch die Möglichkeit nutzen, Zahlen wo erforderlich hoch oder tief zu stellen, dann ist alles in Ordnung. Wahre Chemiker bekommen bei Deiner Darstellung nämlich Augenschmerzen...

[aliquis]

Jetzt fehlen nur noch die Leerschritte zwischen Molanzahl und Substanzformel und es wäre perfekt formatiert...

Edit: Perfekt!

[Baciu]

Nu hab ich noch eine Frage. Ist es möglich mit Elektrolyse Al zu zersetzen?

[Glaskocher]

Was meinst Du mit "zersetzen"...?

Aluminium neigt dazu, in zehnprozentiger Schwefelsäure seine Oxidschicht zu verstärken. Das Eloxieren beruht auf dieser Reaktion. Im Buch "Experimente für den Chemieuntericht (mit einer Einführung in die Labortechnik)" von: Karl Häusler, Heribert Rampf, Roland Reichelt gibt es ein Experiment zum Eloxieren von Aluminium im Modellversuch. Man kann die frisch eloxierte Schicht auch mit organischen Farbstoffen färben.

Ansonsten ist das "nasse Auflösen" in Alkalilauge das schnellste Verfahren, Aluminium aufzulösen. Es geht zwar auch mit Säuren, dauert aber länger.