"Żarłoczny" chlorek

"Żarłoczny" chlorek
e-suplement
Ustawiając w ciąg metale, chemicy jako kryterium przyjmują ich aktywność w reakcjach elektrochemicznych. Kolejność najpopularniejszych pierwiastków jest następująca (wodór stanowi "zero" skali): Li K Ca Na Mg Al Zn Mn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Bi Cu Ag Hg Pt Au
Ciąg ten nazywany jest szeregiem aktywności (lub napięciowym), a jego znajomość oraz umiejętne wykorzystanie ma w pracy chemika ogromne znaczenie. Powyższy szereg wykorzystywany jest m.in. do przewidywania kierunku reakcji między metalem w stanie wolnym a roztworem soli innego metalu.

Zasada jest następująca: metal aktywniejszy (mniej "szlachetny"; położony w szeregu napięciowym na lewo) wypiera z roztworu soli metal mniej aktywny ("szlachetniejszy"; umieszczony z prawej strony), czyli zajmuje jego miejsce w strukturze związku. Reakcje wypierania zachodzą na ogół spokojnie, ale jedna z nich ma burzliwy przebieg.

Do doświadczenia potrzebny jest krystaliczny chlorek miedzi(II) CuCl2 oraz folia aluminiowa do pakowania produktów spożywczych. Próbę rozpoczynamy od sporządzenia ok. 10% roztworu CuCl2. Następnie do zlewki z niebieskim roztworem wkładamy kawałek folii aluminiowej . Natychmiast rozpoczyna się reakcja przebiegająca z wydzieleniem dużych ilości ciepła - roztwór zaczyna wrzeć . Folia aluminiowa szybko znika, jest wręcz "pożerana" przez ciecz w naczyniu. Po zużyciu kawałka folii możemy do zlewki włożyć następny jej fragment. I tym razem proces zachodzi szybko, a w naczyniu zamiast aluminium wkrótce pojawiają się czerwonobrunatny osad metalicznej miedzi.

Reakcja wypierania miedzi z roztworu jej soli przez glin przebiega według następującego równania:

3Cu2+ + 2Al → 3Cu↓ + 2Al3+

Nie jest to jedyny proces zachodzący w układzie:

1. Powierzchniowa warstwa tlenku glinu, zabezpieczająca metal przed czynnikami zewnętrznymi, jest usuwana w kwaśnym roztworze CuCl2. Chlorek miedzi(II) - jako sól mocnego kwasu i słabej zasady - hydrolizuje w roztworze wodnym, co w konsekwencji prowadzi do zakwaszenia środowiska.

Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O

2. Odsłonięta powierzchnia metalicznego glinu reaguje z wodą:

 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

Powstające produkty gazowe zawierają - oprócz pary wodnej - właśnie wolny wodór. Gdy na chwilę zakryjemy wylot probówki, a następnie zbliżymy zapalone łuczywo, charakterystyczne "pyknięcie" potwierdzi obecność wodoru w wydzielających się gazach.

3. Inne reakcje to roztwarzanie powstającego wodorotlenku glinu Al(OH)3 w kwaśnym środowisku oraz kompleksowanie kationów glinu przez aniony chlorkowe (tworzą się jony tetrachloroglinianowe alcl).

Przeczytaj także
Magazyn