koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Moderator: ArcherBarry

Reageer

Bericht 04-05-'10, 21:26

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Hallo,

Voor het maken van koper-acetaat, -citraat, -sulfaat etc. is het handig koperoxide te gebruiken in plaats van 'gewoon' koper. Met koperoxide gaat het veel sneller, hoeft eigenlijk alleen te verwarmen tot koken en je krijgt je zout al (zelfs met azijnzuur gaat het dan rond de minuten, in plaats van dagen met puur koper).

Ik maak nu koperoxide door middel van eerst koper(II)hydroxide te maken met elektrolyse en dit te verwarmen tot koken.

Misschien zijn er andere manieren om snel (en goedkoop) koperoxide te maken? Koper in een hete vlam houden wil niet echt.

Via de "koper(II)hydroxide manier" ben ik er al achter gekomen dat een niet te lage weerstand belangrijk is voor het vormen van hydroxide en niet puur koper of alleen belletjes.

Paar resultaten zijn dan ook:

weerstand oplossing (heel veel NaOH toegevoegd voor geleiding) <70 ohm geeft 'los' koper neerslag en koper verplaatst naar andere elektrode.

weerstand oplossing (weinig NaOH toegevoegd voor geleiding) 3k ohm geeft mooi hydroxide, maar wel 'sterk' op de elektrode. Het "zweeft niet rond", kan misschien komen door afstand elektroden.

Iemand meer informatie voor snelle/goeie elektrolyse voor koper(II)hydroxide? :)

//edit:

Ik gebruik voor de huidige elektrolyse een 18 volt adapter (1A).
Omhoog

Bericht 05-05-'10, 17:15

Ragbips

Gebruikersavatar
Berichten: 245

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Welk koperoxide wil je hebben? Koper (I) of koper (II) oxide?

Koper in een hete vlam houden gaat inderdaad moeizaam, maar dit linkje beschrijft hoe je het wel goed kan verwarmen. Eerst wordt er koper (II) oxide gevormd en later daaronder een laag koper (I) oxide. http://scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/echem2.html

Het is sowieso wel leuk om te zien hoe door verschil in krimpen de laag koper (II) oxide eraf barst. Koper (I) oxide is dus een halfgeleider en hier proberen ze er een zonnecel van te maken, en dat leek me sowieso wel een leuk proefje voor jou omdat je veel bezig bent met elektrochemie :)

Wat voor elektroden gebruik je trouwens bij je elektrolyse methode?
Omhoog

Bericht 05-05-'10, 18:34

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Bedankt voor de link. Komt me bekend voor. Het is wel een manier om koperoxide te maken.

Ik weet niet welke koperoxide beter is (I of II). Welke zou, denk je, sneller "overgeven" aan een zuur?

Die zonnecel lijkt me veel werk voor een "licht-meter". Ik heb gelezen op internet dat je ook gewoon een LED zou kunnen gebruiken als simpele lichtmeter, dat is makkelijker en goedkoper. :)

Voor de elektrolyse voor koper(II)hydroxide gebruik ik gewoon koper aan beide kanten.
Omhoog

Bericht 05-05-'10, 21:04

Ragbips

Gebruikersavatar
Berichten: 245

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Nou volgens mij wordt koper(I)oxide door een zuur gereduceerd tot koper(II)oxide, en koper(II)oxide kan niet verder gereduceerd worden. Volgens mij i koper(I)- dan beter, maar ik weet dit echt niet zeker. Zuren zijn oxidatoren want ze nemen elektronen op, dus hebben ze een reductor nodig, en dan is volgens de binas-tabel Koper(I) een sterkere reductor dan metallisch koper, en koper(II) ionen kunnen helemaal niet reduceren.

Ik hoop dat deze beredenering klopt, want ik ben zelf ook geen held met redoxreacties :P
Omhoog

Bericht 05-05-'10, 21:15

Ragbips

Gebruikersavatar
Berichten: 245

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Die zonnecel lijkt me veel werk voor een "licht-meter". Ik heb gelezen op internet dat je ook gewoon een LED zou kunnen gebruiken als simpele lichtmeter, dat is makkelijker en goedkoper. :)
Ja met LED's moet het ook werken, want dat is een halfgeleider, net als koper(I)oxide. Als je in de kwantummechanica erachter geïnteresseerd bent moet je zoeken op woorden als bandgap en fermi-neiveaus, maar het gaat er vooral om dat ze stroom geleiden in een bepaalde richting. De LED's die gebruikt worden zijn meestal ook gewoon gedopeerd in bepaalde metaalzouten die dan ook de kleur bepalen. Of koper(I)oxide hier voor gebruikt wordt weet ik niet, maar in ieder geval zouten van zeldzamere metalen als Dysprosium en Europium zijn veel gebruikt. En je het zelfs organische halfgeleiders, zoals anthracenen die ook in OLED's en lightsticks gebruikt worden. Ik heb er wel een paar wiki-artikelen over geschreven in het verleden, mocht je dat interessant vinden :P
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 14:37

woelen

Berichten: 3.145

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Koper(I)oxide wordt niet gereduceerd maar geoxideerd tot koper(II) verbindingen.

Als je snelle vorming van koper hydroxide wilt uit koper, dan zou ik electrolyseren in een verdunde zoutzuur oplossing (10% zoutzuur) met een dikke voeding. Het koper lost hierin op onder vorming van koper(II) chloride. Zo'n 1 A adapter, 18 V is niet echt geschikt, de spanning is veel te hoog (hoop warmteontwikkeling, zowel in adapter als in electroliet), de stroom is te laag. Je kunt zo'n ding wel weer zinvol inzetten door 3 cellen in serie te schakelen, met koperdraden tussen de cellen. Op die manier maak je met je ene ampere drie keer zo veel koper(II).

Als je het koper(II) gemaakt hebt uit het zoutzuur, dan kun je vervolgens daaruit weer andere koperzouten afleiden, waaronder hydroxide.

Een praktische opstelling zou zijn om drie kleine bekerglaasjes (elks met 30 ml zoutzuur er in) te nemen. Markeer deze met A, B en C. Verbind beker A met de ene pool van de voeding. Verbind bekers A en B met elkaar via een koperdraad (let op dat de draad welke vanuit beker A naar beker B gaat niet in contact komt met de draad welke naar de voeding toe gaat). Verbind bekers B en C ook met een koperdraad en tenslotte verbind je beker C met de andere pool van de voeding. In alle drie de bekers zal nu koper in oplossing gaan.
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 18:44

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Bedankt voor de reactie. Koper electrode en zoutzuur zorgt bij mij altijd voor witte aanslag op de elektrode die de hele boel blokkeert. Misschien doe ik iets fout?

Ik las op wikipedia dit:
Preparation

Electrolysis of aqueous sodium chloride with copper electrodes produces (among other things) CuCl2 as a blue-green foam that can be skimmed off the top, collected, and dried to the hydrate.
bron: http://en.wikipedia.org/wiki/Copper%28II%29_chloride

Dus ik heb nog even wat geprobeerd met keukenzout (zoals ik "vroeger" gebruikte :) ) en kreeg paar leuke kleurtjes.

Afbeelding

Volgens mij kan koper alle kleuren van de regenboog maken. Blauw (sulfaat), rood (oxide), groen (chloride of hydoxide), geel, paars (met ammonia) en dan nog alle varianten er tussen in, zoals donker groen, baby blauw, oranje etc.

Koken van deze kleuren samen (foto) doet niks anders dan het helemaal de mint blauw (baby blauw) kleur geven.

Is de gele variant nou een hydroxide of een chloride? Het lijkt meer op een chloride want een hydroxide zou omzetten bij koken in koper(I)oxide. En de mint blauwe? Zou ik hier koper(I)oxide van kunnen maken (of eerst hydroxide?)? Toevoegen van ammonia, is dat een idee? Of eerder NaOH?
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 19:35

woelen

Berichten: 3.145

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Houd er rekening mee dat koper in de +1 oxidatietoestand een heel andere chemie heeft dan in de +2 oxidatietoestand.

Koper(II)hydroxide is blauw en wordt bij koken omgezet naar zwart koper(II)oxide, CuO.

Koper(I)hydroxide bestaat niet als exact gedefinieerde stof, hoewel gehydrateerd koper(I)oxide soms wel als koper(I)hydroxide wordt beschreven. Gehydrateerd koper(I)oxide heeft formule Cu2O.xH2O, waarbij x niet exact vastligt, maar afhangt van de temperatuur, de wijze van vormen van het oxide, etc. Dit gehydrateerde koper(I)oxide is oranje (zoals op jouw foto) of geel als het heel fijn verdeeld is.

Afbeelding

Als koper(I)oxide heel langzaam wordt gevormd, dan krijg je een microkristallijn neerslag, dat steenrood is en heel compact (als je even schudt, dan is binnen enkele tientallen seconden het neerslag weer bezonken).

Afbeelding

Beide neeslagen zijn dus koper(I)oxide, het steenrode echter veel compacter en niet gehydrateerd.

------------------------------------------------------

Waterige oplossingen van koper(I) zijn alleen stabiel als complex met wat anders dan water-moleculen. Koper(I) ionen zonder stabiliserend ligand disproportioneren in waterige oplossing. Zou je bijv. de stof Cu2SO4 (een witte vaste stof) toevoegen aan water, dan gebeurt het volgende:

oplossen: Cu2SO4 --> 2Cu+(aq) + SO42-(aq).

Disproportionering: 2Cu+(aq) --> Cu(s) + Cu2+(aq)

De stof wordt rood vanwege metallisch koper in contact met water.

In de vorm van complexen met ammoniak en chloride is het koper(I) ion wel stabiel in waterige oplossing. Een oplossing van een koper(I) zout in ammonia is kleurloos en bevat het ion [Cu(NH3)2]+. Dit wordt echter zeer gemakkelijk geoxideerd door zuurstof uit de lucht. De oppervlakte van zo'n oplossing is dan ook altijd blauw en je ziet blauw [Cu(NH3)4]2+ omlaag kringelen in zo'n oplossing als hij wordt blootgesteld aan lucht:

Afbeelding

Koper(II) ionen zijn in waterige oplossing stabiel, ook als water de enige ligand is. Zo'n oplossing is blauw en welbekend bij de meesten alhier.
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 20:59

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Ik heb al de gele/licht blauwe koperzouten verwarmd en NaOH bij gedaan, nu is het allemaal omgezet in koperoxide (bruin/zwart). :)

Ondertussen had ik ook natriumbicarbonaat geprobeerd als "drager" in elektrolyse en dit is volgens mij wel de kampioen. Tip kwam van NODD.

Gaat heel erg snel, de vorming van koper(II)hydroxide, en de elektroden worden nauwelijks aangetast (de elektrodes waren allebei koper). Natuurlijk wordt één elektrode wel aangetast, daar komt de koper van, maar hij wordt niet zo erg aangetast dat ie weerstand op bouwt en de elektrolyse tegen houdt.

Natriumbicarbonaat is goedkoop, niet echt schadelijk, niet gevaarlijk om mee te werken. Prima kandidaat. Zie ik iets over het hoofd?

Voor de elektrolyse beter te laten verlopen heb ik de reageerbuis (met de elektrolyse) in een appelmoespot gedaan waar koud water in zit. Zo blijft de temperatuur laag en begint niet de helft van je koper(II)hydroxide te veranderen in koperoxide. Ik heb geen bewijs, maar ik denk dat dit beter voor de reactie is. Te hoge temperatuur doet de natriumbicarbonaat ook zijn carbonaat verliezen, dat wil je (nog) niet. Ik las op wiki dat bij 30 graden al koper(II)hydroxide omgezet wordt in koperoxide.
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 21:52

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Hier de elektrolyse met natriumbicarbonaat in actie, prachtig mooi blauw koper(II)hydroxide.

Afbeelding
Omhoog

Bericht 06-05-'10, 22:23

woelen

Berichten: 3.145

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Ik geloof niet dat je koper(II)hydroxide krijgt, ik denk dat je een koper(II)carbonaat krijgt, al dan niet basisch. Die stof die je krijgt zal wellicht iets van de vorm xCuCO3.yCu(OH)2 zijn. Commercieel kun je komen aan verschillende kopercarbonaten, de meest gangbare is (meen ik mij te herinneren) die met x gelijk aan 1 en y ook gelijk aan 1, maar in jouw electrolyse experiment durf ik echt niet te zeggen wat x en y zullen zijn.

De kleur van jouw stof lijkt ook meer op die van een kopercarbonaat, het is nl. niet echt blauw, maar meer cyaankleurig en dat is de typische kleur van kopercarbonaat. Als je er een heel fijn poeder van maakt, dan wordt het nog lichter:

Afbeelding

Op zich is het niet erg als je kopercarbonaat hebt, want dat lost ook in veel andere zure stoffen op en verliest dan CO2. Bij flink verhitten gaat kopercarbonaat ook over in koper(II)oxide, maar dit gaat wel minder gemakkelijk dan bij koper(II)hydroxide. Probeer het maar eens met het resultaat van jouw electrolyse. Gewoon wat van die blauwe suspensie nemen en koken.

Je moet er ook rekening mee houden dat wat je maakt heel veel lijkt, maar in werkelijkheid is het maar heel weinig. Ga maar eens na. Stel je electrolyseert met 1 ampere, dan heb je per etmaal een kleine mol aan electronen. Dat levert je een kleine halve mol aan koper(II) per etmaal. In zo'n natriumbicarbonaat oplossing geloof ik echter niet dat je 1 A haalt (meet het maar eens met een amperemeter), ik denk hooguit een paar honderd mA, omdat natriumbicarbonaat niet heel goed oplost in water en je dus niet echt veel ionen in oplossing hebt. Al met al denk ik dat je nog geen 10 gram per etmaal produceert. Ik ben nl. wel benieuwd naar wat je overhoudt als je het neerslag laat bezinken, de vloeistof er boven af schenkt, schoon water toevoegt, weer laat bezinken en dan afschenken en indampen tot het droog is. Ik denk dat je versteld zult staan van de kleine hoeveelheid vast materiaal die je over houdt.

Op die foto zie je basisch koper(II)carbonaat dat ik gekocht heb in Surhuisterveen bij Creavisie. Wellicht ook interessant voor jou om daar eens te gaan shoppen, daar hebben ze allerlei metaalzouten (carbonaten, sulfaten en oxides), van nikkel, cobalt, koper, ijzer, chroom, mangaan, molybdeen, zink en vast nog wel een paar.
Omhoog

Bericht 07-05-'10, 10:28

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Op zich is het niet erg als je kopercarbonaat hebt, want dat lost ook in veel andere zure stoffen op en verliest dan CO2. Bij flink verhitten gaat kopercarbonaat ook over in koper(II)oxide, maar dit gaat wel minder gemakkelijk dan bij koper(II)hydroxide. Probeer het maar eens met het resultaat van jouw electrolyse. Gewoon wat van die blauwe suspensie nemen en koken.
Ik heb heb het gewoon verhit tot koken en het gaat dan makkelijk om in koper(II)oxide. Ik ga het denk ik altijd sowieso eerst omzetten in CuO want dat is kleiner en makkelijker te spoelen (filteren). Als ik jullie zo lees op amateurchemie, dan moet ik misschien ook maar een buchnertrechter kopen. Je kan daar toch ook mee "wassen" (of spoelen zeg maar)? Zou je zelf ook een simpele buchnertrechter kunnen maken of?

Op die foto zie je basisch koper(II)carbonaat dat ik gekocht heb in Surhuisterveen bij Creavisie. Wellicht ook interessant voor jou om daar eens te gaan shoppen, daar hebben ze allerlei metaalzouten (carbonaten, sulfaten en oxides), van nikkel, cobalt, koper, ijzer, chroom, mangaan, molybdeen, zink en vast nog wel een paar.
Ja, ik zit er af en toe wel aan te denken om er langs te gaan, het is ook zo dichtbij :) , maar ik vind het wel erg leuk om het zelf te maken, geeft wel een kleine kick (helemaal als de kristallen ook nog lukken).
Omhoog

Bericht 12-05-'10, 17:33

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Woelen, ik heb de TheHomeScientist op Youtube "gevraagd" en hij zei:
What you got was probably a mixture of primarily copper(II) hydroxide with some copper(II) carbonate.
Dus ik denk wel dat het hydroxide is als je met natriumbicarbonaat elektrolyse doet.

Vandaag met ijzer gedaan en dan krijg je ook de hydroxide variant van ijzer. Al zal er ook wel wat ijzercarbonaat in zitten.

Afbeelding
Omhoog

Bericht 12-05-'10, 21:57

woelen

Berichten: 3.145

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Oftewel, basisch kopercarbonaat, dat is een mix van kopercarbonaat en koperhydroxide, zoals ik in een eerdere post aangaf. Deze mix heeft echter andere eigenschappen dan gewoon koperhydroxide (vooral de kleur is anders). Om het echt zeker te weten zou je wat van het neerslag kunnen laten bezinken in schoon water en dan vervolgens zoveel mogelijk af gieten zonder het neerslag kwijt te raken. Dan vervogens wat zoutzuur toevoegen. Als er gasbelltejes ontstaan zit er aardig wat kopercarbonaat in. Het is wel van belang dat je het neerslag eerst laat bezinken, dan de vloeistof afschenk, veel water er bij en weer laten bezinken. Op die manier verwijder je bicarbonaat uit je oplossing, anders is uit deze test niet echt een harde conclusie te trekken.

Met ijzer krijg je zuiver ijzer(III)hydroxide. Ijzer(III)carbonaat kan niet worden gemaakt vanuit waterige oplossing, dat hydrolyseert onmiddelijk tot ijzer(III)hydroxide en kooldioxide. Het zelfde geldt voor chroom(III) en aluminium-ionen. Ook deze geven de hydroxides i.p.v. de carbonaten. Dit zijn dus carbonaten die niet langs waterige weg verkregen kunnen worden.
Omhoog

Bericht 12-05-'10, 23:07

Choba

Gebruikersavatar
Berichten: 421

Re: koper(II)hydroxide maken met elektrolyse

Bedankt voor de reactie.

Ik had trouwens paperclips gebruikt voor de ijzer-elektroden. Wel van die goedkope paperclips met plastic eromheen, sommige roesten onder dat plastic al een beetje, dus denk ik, dat zal wel redelijk veel ijzer zijn zonder beschermlaagje. Kan dat kloppen of kan ik ergens anders beter ijzer "weghalen"? Veel 'ijzer' is tegenwoordig RVS, daar zit allemaal nikkel en chroom in volgens wiki.

Wat is de kleur van chroom-hydroxide? Want onder in de reageerbuis zat al redelijk snel een "klont" groene hydroxide lijkt het. Ijzer(II of III)hydroxide kan ook groen zijn, dus het kan ook gewoon ijzer zijn.
Omhoog
Reageer

Terug naar “Analytische chemie en data-analysetechnieken”