Proef 67   Aluminium - koper - chloride.
juli 2013



Benodigde chemicaliën en spullen:
Proef67a.jpg
Het afgefiltreerde neerslag; kopersulfaatoplossing;
oplossing van kopersulfaat + natriumchloride.
Ged. water (H2O):6 mL
Koper(II)sulfaat (CuSO4·5H2O): 1,0 gram
Salpeterzuur 53% (HNO3): 1 mL
Aluminium(folie) (Al):0,2 gram
Natriumchloride (NaCl):1,0 gram
Reageerbuizen:3


Voorbereiding:

Knip twee stukjes aluminiumfolie af van elk krap 0,1 gram (5 bij 5 cm), en doe ze opgevouwen in afzonderlijke reageerbuisjes. Doe er in het ene buisje 1 gram keukenzout (i.e. natriumchloride, NaCl) bij en in het andere 1 gram koper(II)sulfaat. Doe ook in elke buis 3 mL ged. water en verwarm en kwispel even zodat de zouten goed oplossen. Laat weer afkoelen.


Proef67b.jpg
De gasproductie.
Uitvoering van de proef:

Constateer dat in beide reageerbuizen niets gebeurt. Giet nu de vloeistoffen van de beide buizen samen in de derde - het aluminium blijft dus achter. Door de vorming van tetrachlorocupraationen wordt de blauwe oplossing groen. Schenk deze terug in een van de buisjes waarin nog Al-folie zit. Er komt een reactie op gang waarbij het aluminium wordt verbruikt en waarbij warmte en gas vrij komen. Houd een reageerbuis omgekeerd erboven om het lichte gas op te vangen. Houd er na enige tijd een brandende lucifer bij de opening en draai zo nodig de buis rechtop: met een plofje ontbrandt het gas.
Ook groeit er een roodbruine vaste stof aan het aluminium. Schud zo nu en dan: het roodbruine neerslag zakt naar de bodem. Laat dit enige uren zo staan. Uiteindelijk is de vloeistof ontkleurd en op de bodem ligt alleen nog dit neerslag. Als je nog aluminium ziet, is de reactie nog niet klaar.
Het neerslag kun je affiltreren, wassen en drogen. In wat geconcentreerd salpeterzuur blijkt dit poeder blauw op te lossen: het was het metaal koper!

Verklaring:

Aluminium is een onedel metaal dat toch moeilijk corrodeert omdat zich een beschermend laagje heeft gevormd:
4 Al (s) + 3 O2 (g) →  2 Al2O3 (s)
Chloride- noch koperionen afzonderlijk kunnen daar iets aan doen, maar samen verwijderen ze het laagje. De reactievergelijking ziet er, in "hele" zoutformules, dan zó uit:
3 H2O (l) + Al2O3 (s) + CuSO4 + 8 NaCl →  AlCl3 + Al(CuCl4)Cl + Na2SO4 + 6 NaOH
Vervolgens reageert het aluminium met water:
2 Al (s) + 6 H2O →  2 Al(OH)3 (s) + 3 H2 (g)
Het ploffend gas was dus waterstof. Met het gevormde loog gaat de waterstofproductie versterkt verder. Zie proef 20. Tenslotte wordt er koper gemaakt door een verdringingsreactie (i.e. redox-):
2 Al (s) + 3 CuCl42- (aq) →  2 AlCl4- (aq) + 4 Cl- (aq) + 3 Cu (s)

Na afloop van de proef:

De restanten gaan als "chemisch afval zware metalen" naar de gemeentelijke milieustraat.