Aluminium oplossen in een koper-zout oplossing

Filmfragment

1.Onderzoeksvraag

Wat gebeurt er als je aluminium in een oplossing van een koperzout brengt?

2.Voorbereiding

Materiaal + stoffen

• proefbuis
• pipet + peer
• 10% CuSO₄-oplossing
• 10% NaCl-oplossing
• aluminiumfolie

Opstelling (foto)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Meet ongeveer 20 ml koper(II)sulfaatoplossing (CuSO_4(aq)) in de erlenmeyer.
2. Voeg een vierkant aluminiumfolie toe.
3. Kijk als je een reactie kan waarnemen.
4. Voeg een 2g natriumchloride toe en roer om op te lossen.
5. Let op eventuele wijzigingen. Als er niets gebeurt, voeg dan meer natriumchloride toe

!!! Zorg ervoor dat de aluminiumfolie volledig wordt verbruikt door de reactie alvorens het in de vuilbak te gooien. Dit om een voortdurende exotherme reactie in de vuilnisbak te voorkomen. Gebruik veel koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) en natriumchloride (NaCl_(v)) om een volledige reactie te garanderen.

b.Waarneming (+ foto’s)

Wanneer aluminiumfolie wordt toegevoegd wordt er geen reactie waargenomen.
Na toevoegen van NaCl start de reactie, je kan onder het aluminiumfolie ‘belletjes’ ontstaan, later is een zwartverkleuring van het folie waarneembaar en zie je dat de er in de blauwe/groene kopersulfaatoplossing een rode neerslag wordt gevormd. Door toevoegen van zout start de reactie.

4.Reflecteren

Dit experiment illustreert de verplaatsing van koper uit koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) met aluminiumfolie.

Wanneer de twee oplossingen met elkaar werden gemengd vormde er zich koperchloride en natriumsulfaat,

CuSO₄ + H₂O + NaCl –> CuCl₂*(H₂O) + Na₂SO₄

Door de overgebleven chloride ionen van het tafelzout wordt er een complex koperzout gevormd koper(II)tetrachloride (ion) genaamd,

CuCl₂*(H₂O) + 2Cl^–   –> CuCl₄^2– + H₂O

Dit complex koperzout tast direct het oxidelaagje van het aluminium aan waardoor eerst een klein deel van het aluminium met het water reageert,

2Al + 6H₂O –> 2Al(OH)₃ + 3H₂

Hierna wordt het aluminium direct aangevallen door het complexe koperzout wat ervoor zorgt dat er puur koper achterblijft.

2Al + 3CuCl₄^2–    –> 2AlCl₄^–  + 4Cl^– + 3Cu

Aluminium toont zijn ware reactiviteit niet totdat de oxidelaag is verstoord. Natriumchloride verstoort deze oxidelaag. Krassen op het oppervlak van de oxidelaag laat de chloride-ionen toe om te reageren met aluminium, dit beïnvloedt de samenhang van de oxidelaag. Hierdoor is er een reactie met koper(II)sulfaat. Er wordt een rood koper gevormd.

Aluminium lost op door een redelijk geconcentreerde oplossing van kopersulfaat (CuSO₄) en natriumchloride (NaCl) te maken. Geen van deze componenten is zuur of basisch. Als we aluminiumfolie aan de oplossing toevoegen begint dit onder heftige waterstofontwikkeling en warmteproductie op te lossen. De oplossing gaat zelfs koken.

De galvanische potentiaal van het Cu/Al koppel is groot genoeg om door de gepassiveerde aluminiumlaag heen te dringen en de neerslag van kopermetaal werkt het opbouwen van een nieuw passivatielaag tegen.

Door het toevoegen van zout aan het kopersulfaat maken we in feit een koperchloride oplossing.

5.Onderwerpen

• redoxreacties
• oxidering
• spanningsreeks van metalen

6.Bron

KLIK – KLIK