Springen naar inhoud

Hoe reageert Cu-oxide met de methanoloplossing?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Nale

    Nale


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 januari 2005 - 18:36

Hoi iedereen,

Weet iemand eigenlijk hoe de reactie van dit koperoxide met de methanoloplossing verloopt? (zie erdere vragen van mij in dit forum)
Hierna volgen de feiten en hetgeen wij menen vast te stellen:
De Cu-stukken (slugs) worden verhit in een tunneloven tot deze op smeedtemperatuur zijn. Dan wordt het stuk in een matrijs gelegd (voorverwarmd) waarna het in een bepaalde vorm wordt geperst.
Rond het geperste stuk onstaat een zwarte laag (Cu-oxide) die zich aan het stuk hecht. Onmiddelijk na het persen belanden de stukken in de methanol-waterbak (± 10%). De zwarte laag komt er niet onmiddelijk af maar na enkele seconden lijkt deze er af te springen.
Men heeft nu ondervonden dat het "afspringen" van de zwarte laag beter lijkt te gaan indien de methanol-water oplossing niet wordt gekoeld (werd vroeger op ± 20°C gehouden), de oplossing heeft momenteel een temperatuur van ± 60°C.
Verder hebben we ook vastgesteld dat het wegspringen van de Cu-laag beter lukt bij de iets volumeusere stukken, de kleine Cu-stukjes geven de meeste moeilijkheden.

Heeft iemand een uitleg warrom we deze vaststellingen doen, hoe zit de werking in elkaar? Indien we dit weten is het misschien makkelijker om naar een gerichtere oplosing te zoeken voor een eventuele betere, gezondere en minder gevaarlijke methode voor dit proces.

Alvast bedankt voor de hulp !
Nale

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 26 januari 2005 - 01:29

Na het lezen van je berichtjes lijkt er op dat er een reactie plaats vindt op het grensvlak van koperoxide en koper. Dit omdat het oxide er na enige tijd vanaf "springt".

Dit is wat ik denk dat er gebeurd:

Op een schoon deel van het koperoppervlak wordt methanol geoxideerd:

H3COH -> H2CO + 2 H+ + 2 e-
en/of
H3COH + 2H2O -> HCOOH + 4H+ + 4 e-

Dus tot formaldehyde (let op: dit is zeer ongezond!) en/of mierenzuur. Een aanwijzing hiervoor is dat de pH van je methanoloplossing gedurende het gebruik steeds zuurder wordt. Dit kun je controleren met pH papier. Misschien kun je het ook ruiken.

De hierbij vrij gekomen elektronen worden gebruikt om koperoxide te reduceren. Doordat deze reactie op het grensvlak van het oxide en het koper plaatsvindt zal het resterende oxide er op een gegeven moment vanaf springen.

Je ziet echter dat wanneer het koper niet direct behandeld wordt, het oxidelaagje niet meer met een methanol-waterbad kan worden verwijderd.

De reden hiervoor kan de vorming van koper(I)oxide (Cu2O) zijn. Dit koper(I)oxide wordt gevormd bij temperaturen boven de 800 °C (wordt deze temperatuur bij jullie gehaald?). Dit koper(I)oxide is niet stabiel gedurende langere tijd (in de buitenlucht en/of in de aanwezigheid van koper) en disproportioneerd tot koper en koper(II)oxide of oxideerd tot koper(II)oxide
Als de temperatuur boven de 800 °C is geweest is het zwarte laagje op het moment dat het uit de oven komt eigenlijk een mengsel van koper(I) en koper(II)oxide. Misschien zorgt de aanwezigheid van het koper(I)oxide voor het gewenste effect (het erafspringen van het oxidelaagje). Als je wacht met de methanolbehandeling is het koper(I)oxide verdwenen en werkt het truucje niet meer.

Mocht dit allemaal het geval zijn dan zijn er wel wat alternatieven te bedenken:
-Gebruik een oplossing van een "gezondere" reductor dan methanol. Misschien is natriumsulfiet een goede keuze. Dit is gemakkelijk verkrijgbaar en wordt omgezet in vrij onschadelijk natriumsulfaat.
-Electrolyse: Sluit je koperstuk aan op de negatieve pool van een stroombron (een paar volt gelijkstroom bijvoorbeeld een kleine accu). Leg deze in water of beter in een verdunde (bijv 0.1 M) oplossing van zwavelzuur. De positieve electrode van je stroombron verbind je met een stuk inert geleidend materiaal (koolstof staaf) die je ook in de oplossing zet.

Let wel op dat wat voor oplossing je ook gebruikt dit nagenoeg zeker met koper (=zwaar metaal) verontreinigd wordt (worden de oplossingen blauw?) en niet door de gootsteen gespoeld mag worden.

Ik ben benieuwd naar de resultaten.
Succes

#3

joepiedepoepie

    joepiedepoepie


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 januari 2005 - 16:05

Kan het niet zijn dat de thermische schok door koeling te groot is (verschil in uitzettingscoefficienten koper en koperoxide), waardoor de laag gaat 'cracken' en er afspringt? Dit is ook in overeenstemming met het feit dat de grotere stukken makkelijker gaan dan de kleinere stukken.

Methanol in water kan gebruikt worden om oxidatie in het water tegen te gaan?

#4

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 26 januari 2005 - 18:26

Kan het niet zijn dat de thermische schok door koeling te groot is (verschil in uitzettingscoefficienten koper en koperoxide), waardoor de laag gaat 'cracken' en er afspringt? Dit is ook in overeenstemming met het feit dat de grotere stukken makkelijker gaan dan de kleinere stukken.


Kan natuurlijk, maar de observatie dat bij gebruik van ethanol er gedenatureerde alcohol (ethanal) wordt waargenomen (geroken) duidt er op dat oxidatie waarschijnlijk een rol speelt. Hiernaast werkt een warme oplossing beter dan een koude terwijl bij een koudere oplossing de thermische schok groter is. Tevens duurt het eventjes voordat het oxide losspringt, iets wat je niet verwacht bij een thermische schok.

#5

cheMister

    cheMister


  • >250 berichten
  • 266 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 27 januari 2005 - 10:01

Hier een beetje info. Ik weet niet of ge er iets mee kunt doen.

De zuiver-kopersoorten zijn niet erg vatbaar voor spanningscorrosie. Ze kunnen bij verhoogde temperaturen in een oxyderende omgeving echter gemakkelijk oxydatie ondergaan. Daarbij kan een dikke oxydehuid onstaan en kan er inwendige oxydatie optreden. Bij temperaturen boven 815°C kan de oxydehuid loslaten, zodat er ernstig materiaalverlies ontwikkelt. De aangroei van de oxydelaag is echter van weinig betekenis bij temperaturen lager dan ongeveer 260°C.

Als nu heet koper in een koud bad wordt gestoken zal er door het verschil in uitzettingscoefficient en het warmteveschil tussen het hete koper en het koudere oxide de laag gaan afspringen. dus bij koudere stukken is er minder verschil in temperatuur en gaat het trager. Wat DrQuico zegt kan evengoed waar zijn

Scheurvormende spanningscorrosie van koperlegeringen kan in ammoniakatmosfeer en zelfs in neutraal water.

Veranderd door cheMister, 27 januari 2005 - 10:02


#6

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 27 januari 2005 - 11:12

Misschien zorgt de thermische schok ervoor dat de oxidelaag broos wordt en vervolgens oiv methanol (oxidatie) volledig verwijderd wordt. Dit geeft dan in ieder geval wel de verklaring voor het feit dat het methanolbad bij kleinere stukken een slechter resultaat geeft dan bij grotere.

Een combinatie van de genoemde effecten dus.

#7

Nale

    Nale


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 februari 2005 - 17:02

Op basis van het bovenstaande zijn we gaan checken en experimenteren, hier volgen de resultaten :

Op een schoon deel van het koperoppervlak wordt methanol geoxideerd:

H3COH -> H2CO + 2 H+ + 2 e-
en/of
H3COH + 2H2O -> HCOOH + 4H+ + 4 e-

Dus tot formaldehyde (let op: dit is zeer ongezond!) en/of mierenzuur. Een aanwijzing hiervoor is dat de pH van je methanoloplossing gedurende het gebruik steeds zuurder wordt. Dit kun je controleren met pH papier. Misschien kun je het ook ruiken.


Het is mij niet volledig duidelijk wat "DrQuico" hier bedoelt met een schoon deel: de stukken zijn na het verhitten volledig bedekt met een zwarte (oxide-)laag. Dus veel schone delen zullen er niet te vinden zijn.
We hebben de pH van de methanoloplossing bij het begin gecontroleerd met pH-papiertjes: 7 en op 't einde was dit 9 dus de oplossing blijkt alkalischer te worden en niet zuurder. Wel komt er een onaangename geur vrij, maar ik kan niet zeggen wat het is.

De reden hiervoor kan de vorming van koper(I)oxide (Cu2O) zijn. Dit koper(I)oxide wordt gevormd bij temperaturen boven de 800 °C (wordt deze temperatuur bij jullie gehaald?). Dit koper(I)oxide is niet stabiel gedurende langere tijd (in de buitenlucht en/of in de aanwezigheid van koper) en disproportioneerd tot koper en koper(II)oxide of oxideerd tot koper(II)oxide


De koperstukken worden niet boven de 750°C verwarmd, volgens de instructies (theoretisch) worden de staafdelen tot ± 650°C verhit waarna ze dus in vorm worden geperst en vervolgens in een bak met 10% methanol-water mengsel vallen.
Het is echt wel de bedoeling dat die zwarte laag, die het gevolg is van het verhitten, er zo goed mogelijk af gaat.

Electrolyse: Sluit je koperstuk aan op de negatieve pool van een stroombron (een paar volt gelijkstroom bijvoorbeeld een kleine accu).


De electrolyse is zeker geen optie, daar de staafdelen door een tunneloven gaan en vrij snel na elkaar worden in vorm gepers en een na een in de methanol-water-bak terecht komen. Het weghalen van de zwarte laag moet volcontinu gebeuren.

Het is mij dus nog altijd niet duidelijk wat er op chemisch en/of fysisch gebied gebeurd met onze koperstukken.
Ook het verschijnsel dat dit wegkrijgen van die zwarte laag beter gaat bij een methanol-water mengsel van ±60°C of meer dan bij eenzelfde mengsel op 30 ą 40°C is me nog een raadsel.

Ik hoop alsnog op jullie 'brains', ervaring en kennis te kunnen rekenen voor meer verklaringen en suggesties.

Alvast bedankt,
Nale





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures