Как объясняется опыт по выращиванию кристаллов меди?

[Ruslan_Sharipov]

Есть известный опыт по выращиванию кристаллов меди из медного купороса. Он описан на многих сайтах, в том числе и здесь на форуме. На дно сосуда насыпают медный купорос, поверх него насыпают слой поваренной соли, затем кладут  слой промакательной бумаги, поверх которого насыпают металлическое железо. И всё это заливается насыщенным раствором поваренной соли. На сайте mineralys.ru в статье Как вырастить кристаллы меди написано, что кристаллы начинают расти на границе слоёв поверенной соли и медного купороса. Сам рост кристаллов там объясняют реакцией Fe + CuSO₄ = Cu + FeSO₄. Однако на границе слоёв поверенной соли и медного купороса металлического железа нет. Чтобы туда попасть железо должно перейти в раствор, где оно будет присутствовать в форме ионов Fe²⁺ или Fe³⁺. Возникает вопрос. Какая же реакция на самом деле ответственна за восстановление меди из её сульфатной соли в зоне роста кристаллов?

Изменено 30 Августа, 2019 в 09:44 пользователем Ruslan_Sharipov

[aversun]

Cu²⁺ + Fe = Fe²⁺ + Cu

Вот и вся реакция

остается предполагать, что железо туда поступает в нулевой валентности

или образование некого гальванического элемента, где на границе медь восстанавливается

Изменено 30 Августа, 2019 в 10:09 пользователем aversun

[Ruslan_Sharipov]

1 минуту назад, aversun сказал:

Cu²⁺ + Fe = Fe²⁺ + Cu

Вот и вся реакция

Вы не поняли вопрос. В зоне роста кристаллов металлического железа  Fe нет. Оно сверху, над слоем поваренной соли. Не может же оно телепортироваться из верхнего слоя на границу между слоями поваренной соли и медного купороса.

[aversun]

3 часа назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Вы не поняли вопрос. 

понял

Изменено 30 Августа, 2019 в 13:40 пользователем aversun

[Вадим Вергун]

Я проводил этот опыт.

Более того у меня он зашел дальше чем планировалось вместо планируемого года процесс шел почти 5 лет. Я просто забыл про эту банку)) 

Я заметил что некоторое количество меди находится там где было железо и во всем объеме сосуда содержатся некоторое количество крупинок меди, хотя основной ее объем в виде крупных кристаллов сосредоточен на границе слоев поваренной соли и купороса. Мне процесс видится так что на начальном этапе медь растет у поверхности железа в виде микрокрупинок выстроенных в направлении роста концентрации меди с электрическим контактом между ними. Эти цепи из крупинок тянутся в зону роста кристаллов, они состоят из очень малых частиц так как в эту зону после начала роста основного кристалла практически не поступает медь, но они обеспечивают электрический контакт. 

ИМХО существование железа в степени окисления ниже +2 в условиях водного раствора когда требуется длительное время жизни этой частицы мне кажется крайне сомнительным.  

[Ruslan_Sharipov]

1 час назад, Вадим Вергун сказал:

Мне процесс видится так что на начальном этапе медь растет у поверхности железа в виде микрокрупинок выстроенных в направлении роста концентрации меди с электрическим контактом между ними.

Хорошо. Назовём это версией № 1. От железа в зону роста кристаллjd вырастают тонкие медные усы-провода. Автор версии - Вадим Вергун. Какие ещё будут версии?

[yatcheh]

1 час назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Хорошо. Назовём это версией № 1. От железа в зону роста кристаллjd вырастают тонкие медные усы-провода. Автор версии - Вадим Вергун. Какие ещё будут версии?

 

Путешествующий электрон. Железо насыщает прилегающий слой электролита избыточными электронами, которые диффундируют тем, или иным образом к слою медного купороса. Видимо, в этом принимает участие поверхность кристаллов соли, на которой абсорбируются электроны, заменяя ионы хлора. Объёмного заряда при этом не возникает, просто в двойном слое идёт обмен электронов на ионы хлора, а те электроны по поверхности кристаллов соли путешествуют к медному купоросу. На нижней границе соль-купорос идёт их разряд, и диффузионный насос продолжает работать.

[llinks]

Есть природная металлическая медь, классифицируется как минерал. 

Облик кристаллов и сростков такой же как в банке, дендриты, но кристаллы заметно крепче, наверное это объясняется более медленным ростом. 

Растут кристаллы меди в поверхностных слоях, в результате окислительно-восстановительных реакций. 

Под действием грунтовых вод окисляются сульфиды, до растворимых сульфатов, в данном случае халькопирит окисляется в халькантит, медный купорос. 

Затем сульфат-хлорид-карбонаты меди восстанавливаются до металла, образуя разветвленные дендриты протяженностью десятки метров и тонны весом, как бы на едином катоде. 

Металлического железа в поверхностных слоях обычно нет, нет и других восстановителей. 

Кроме двухвалентного железа. 

Значит медь восстанавливается за счёт окисления железа два в железо три. 

В опыте с банкой железо уже чуть окислено, и продолжает ржаветь корродировать, вода и воздух присутствуют, а хлорид ионы способствуют. Также более устойчивы хлорид ионы одновалентной меди, чем сульфаты. 

Связь с зоной роста в банке осуществляется через ионы железа два и три. Наверное.

 

[Вадим Вергун]

8 минут назад, llinks сказал:

Есть природная металлическая медь, классифицируется как минерал. 

Облик кристаллов и сростков такой же как в банке, дендриты, но кристаллы заметно крепче, наверное это объясняется более медленным ростом. 

Растут кристаллы меди в поверхностных слоях, в результате окислительно-восстановительных реакций. 

Под действием грунтовых вод окисляются сульфиды, до растворимых сульфатов, в данном случае халькопирит окисляется в халькантит, медный купорос. 

Затем сульфат-хлорид-карбонаты меди восстанавливаются до металла, образуя разветвленные дендриты протяженностью десятки метров и тонны весом, как бы на едином катоде. 

Металлического железа в поверхностных слоях обычно нет, нет и других восстановителей. 

Кроме двухвалентного железа. 

Значит медь восстанавливается за счёт окисления железа два в железо три. 

В опыте с банкой железо уже чуть окислено, и продолжает ржаветь корродировать, вода и воздух присутствуют, а хлорид ионы способствуют. Также более устойчивы хлорид ионы одновалентной меди, чем сульфаты. 

Связь с зоной роста в банке осуществляется через ионы железа два и три. Наверное.

 

Это от чего же там нет восстановителей? 

Хотя бы тот же сульфид вполне себе может окисляться постадийно давая политионаты которые могут восстанавливать медь.

[llinks]

3 минуты назад, Вадим Вергун сказал:

Это от чего же там нет восстановителей? 

Хотя бы тот же сульфид вполне себе может окисляться постадийно давая политионаты которые могут восстанавливать медь.

Может быть. В эксперименте с банкой нет сульфидов, есть только диффундирующие ионы железа два и три, и, может быть, одновалентная медь. 

9 минут назад, Вадим Вергун сказал:

Это от чего же там нет восстановителей? 

Хотя бы тот же сульфид вполне себе может окисляться постадийно давая политионаты которые могут восстанавливать медь.

Тогда бы повсеместно встречались минералы политионаты, а таких нет.