Elektrolyse von essigessenz mit Kupferelektroden?
Ich habe gerade aus Interesse eine elektrolyse von 25%iger essigessenz durchgeführt. Die essigessenz hatte eine kleine Menge kupferacetat gelöst, war also hellblau. Die elektroden waren beide aus kupfer.
An der kathode entstand ein Gas. Ich konnte es nicht anzünden, entweder weil es nicht brennbar war oder weil zu wenig entstanden ist. Mit der Zeit bildeten sich an der auch eine seltsame Struktur, die ich nach dem trocknen der elektrode als kupferfarbenes pulver abkratzen konnte.
An der anode hat sich weniger getan. Ein Teil der elektrode hat sich ein bisschen dunkel verfärbt, wie leicht oxidiertes Kupfer, und am unteren ende bildete sich etwas grünes, ziemlich sicher ein kupfersalz.
Mir ist auch aufgefallen dass die essigessenz mit der zeit immer stärker blau wurde.
Handelt es sich bei dem salz an der anode und in der Lösung um kupferacetat? Was ist das pulver? Mir sieht es nach Kupfer oder rotem kupferoxid aus, ich bin mir nicht sicher. Worum handelte es sich bei dem gas?
Links anode, rechts kathode
Das ist das pulver von der kathode
Ich habe die elektrolyse noch weiter laufen lassen und mir ist aufgefallen, dass an der anode, genau auf dem Bereich auf dem das kupfersalz entsteht, auch ein bisschen Gas entsteht.
2 Antworten
An der Anode wird oxidiert. Da geht das metallische Kupfer als Cu²⁺ in Lösung.
Cu - 2e⁻ --> Cu²⁺
Das kann dann in Verbindung mit den Acetationen zu Kupferacetat Cu(CH3COO)2 reagieren (Grünspan). An der Kathode wird reduziert. Da werden offenbar die in Lösung gegangen Kupferionen wieder zu metallischen Kupfer.
Cu²⁺ + 2 e⁻ --> Cu
Dieses scheidet sich nicht so massiv wie ein fester metallischer Körper ab, sondern vielmehr schwammartig, was dann beim Trocknen als pulverförmiges Metall anfällt.
Das Gas kann eigentlich nur Wasserstoff sein, denn in saurem Milieu ist hier letztlich nur die Kathodenreaktion:
H3O⁺ + e⁻ --> H2O + 1/2 H2
Ohne Kenntnis der exakten experimentellen Parameter, wie der Elektrolysespannung und Stromdichte kann man keine präzise Aussage treffen. Im Labor kann man beispielsweise auch Ethan durch eine Elektrolyse einer konzentrierten Natriumacetat-Lösung gewinnen, wobei an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Ethan und Kohlenstoffdioxid entsteht. Aber in Deinen Fall überwiegen offenbar die Redoxreaktionen der Kupferelektroden.
Spricht etwas dagegen mit dieser Lösung und weniger Strom Gegenstände zu verkupfern? Dann sollte sich das Kupfer ja schon als Schicht ablagern, oder nicht?
Kupfer scheidet sich auf unedlen Metallen bereits dann ab, wenn sie lediglich in eine kupferhaltige Lösung getaucht werden, und zwar als solide Schicht. Mit der Elektrolyse ist das so eine Sache, also hauptsächlich eine technische. Davon verstehe ich zu wenig, nur dass die von dir gewählten Spannungen viel zu hoch sind.
Nur falls es dich interessieren sollte, das verkupfern funktioniert problemlos. Mit 20mA (0,5-1V) wird eine 1€-münze innerhalb von 10min mit einer dichten kupferschicht überzogen. Poliert glänzt die dann auch noch richtig schön.
Zu der schwammartigen Struktur des kupfers kommt es offensichtlich nur bei hohem Strom. Ich führe das gleiche gerade in groß durch mit etwa 1,2l essigsäure-wasser-gemisch und größeren elektroden. Das geht dauerhaft mit 12-14 und 5A.
Die Spannung ist zwar wirklich relativ hoch, aber bei kleinerer Spannung fließt weniger Strom, wodurch weniger kupferpulver entsteht (ich habe mich entschieden dieses nebenprodukt gleich aufzuheben, falls ich es mal brauche). Ob die Kupferacetatbildungsgeschwindigkeit (langes Wort :D) bei so hohen Strom auch höher ist weiß ich nicht.
LG
Du hast erfolgreich das seit vielen Jahrzehnten verwendete Verfahren der elektrolytischen Raffination von Kupfer neu erfunden und statt mit Schwefelsäure mit Essigsäure durchgeführt. Dir ist aber offenbar dabei noch nicht aufgefallen, daß die Masse der Anode abnimmt. In der Technik arbeitet man aber nicht mit so brutal hohen Spannungen, wie Du sie angewendet hast. Dadurch kommte auch nicht zum Gasen.
Dir ist aber offenbar dabei noch nicht aufgefallen, daß die Masse der Anode abnimmt.
Wirklich ausgefallen ist es mir vor dem abwiegen der elektroden nicht, aber es war eigentlich logisch. Schließlich musste das Kupfer ja irgendwo herkommen.
In der Technik arbeitet man aber nicht mit so brutal hohen Spannungen, wie Du sie angewendet hast. Dadurch kommte auch nicht zum Gasen.
Ich führe jetzt das gleiche in etwas größerem Ausmaß durch (ca 1,2l Flüssigkeit) und sammle das kupferpulver auch. Und da bei höherem Strom mehr pulver entsteht, hab ich ihn einfach so hoch gestellt dass das ganze noch nicht zu heiß wird. Die gasentwicklung ist mir dabei ziemlich egal.
Edit: ich habe gerade rausgefunden dass bei zu hohem Strom das Kupfer wieder oxidiert werden kann. Scheint bei mir allerdings noch nicht der Fall zu sein, immerhin ist das pulver noch kupferfarben. Wenn das jetzt doch 1-2% kupferoxid sind die man nicht sieht macht es auch nichts.
Zu niedrig darf der Strom auch nicht werden, weil dich das Kupfer sonst als feste Schicht ablagert.
Vielen Dank für die Erklärung!
Ich habe ein labornetzteil auf 400mA konstantstrom gestellt. Am Anfang lagen etwa 19V an, aber als mit der zeit immer mehr kupferacetat entstand, sank die Spannung langsam auf 12V. Obwohl die elektrolyse noch weitergelaufen ist, ist die Spannung nicht mehr gesunken und die Lösung würde auch nicht mehr blauer. War sie ab diesem Punkt gesättigt? Spricht etwas dagegen mit dieser Lösung und weniger Strom Gegenstände zu verkupfern? Dann sollte sich das Kupfer ja schon als Schicht ablagern, oder nicht?