Anorganische Chemie
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Anorganische Chemie Anorganik ist mehr als nur Salze; hier gibt es Antworten auf Fragen rund um die "unbelebte Chemie" der Elemente und ihrer Verbindungen.

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Alt 05.10.2015, 19:24   #1   Druckbare Version zeigen
Maister Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

Hallo werte Chemiebegeisterte,

Ich ätze öfters mal eine elektronische Platine (aus Kupfer mit Kupfer(II)Chlorid.
Meines Wissens nach ist die Reaktion dafür eine sogenannte Komproportionierung, da das Cu2+ mit dem Cu0 zu Cu+ reagiert. Man erhält also Kupfer(I)Chlorid.


Auf dieser http://home.exetel.com.au/adam.seychell/PCB/etching_CuCl/index.html Seite habe ich gesehen, dass man das Kupfer(I)Chlorid mit Luftsauerstoff unter Zugabe von Salzsäure wieder zu Kupfer(II)Chlorid reagieren lassen kann.
Reaktionsgleichung dafür:
2HCl + 2CuCl + O(aq) ----> 2CuCl2 + H2O


Das funktioniert bei mir auch ganz gut. Wenn man also den Luftsauerstoff zum Oxidieren der Kupferionen nehmen kann, dann bestimmt auch mit elementarem Chlorgas. In diesem fall müsste man sogar keine Salzsäure dazugeben(?)

Nun weiß ich, dass ich eine Kupferchlorid-Lösung per Elektrolyse in Chlorgas und elementares Kupfer zerlegen kann.

Hier kommt nun meine Frage:
Ist es möglich, dass ich meine Ätzlösung elektrolysiere und dabei das entstehende Chlorgas direkt mit den Cu+-Ionen wieder zu CuCl2 reagieren lasse? Praktischer Weise würde dabei das von den Platinen geätzte Kupfer an der anderen Elektrode wieder ausfallen und der Kreislauf ist komplett (?)


Ich möchte eher darauf hinaus, ob das praktisch machbar ist und nicht, ob es theoretisch richtig ist.(Natürlich auch das, falls ich hier schon konzeptionelle Fehler drin habe.)
Ich kann mir vorstellen, dass es schwer sein wird, das gesamte erzeugte Chlorgas mit der Lösung reagieren zu lassen. (Kommt wahrscheinlich auf den Aufbau an?)

Viele Grüße und schon mal einen großen Dank, dass Ihr das hier gelesen habt

Patrick G.
Maister ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 06.10.2015, 12:28   #2   Druckbare Version zeigen
rappelkiste Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.074
AW: Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

Hallo,

ich würde von Chlorgas abraten. Rein konzeptionell sollte der von Dir beschriebene Prozess in einem geschlossenen(!) System funktionieren, wenn man das erzeugte Chlor quantitativ zur Reaktion mit Cu(I) bringen kann. Aber Chlorgas ist deulich schwieriger zu handhaben als Luft. Des Weiteren würde ich eine temporäre Bildung von Hypochlorit annehmen, welches den Ätzprozess unter Umständen stören kann. Und selbst wenn es chemisch funktionieren sollte, bleibt doch die deutliche Giftigkeit und Korrosivität des Chlorgases, so dass man einen enormen Aufwand betreiben muss, damit die gesamte Anlage dicht ist.

Gruß
rappelkiste
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Alt 06.10.2015, 14:53   #3   Druckbare Version zeigen
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nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

So einfach funktioniert das leider nicht. Chlor reagiert bei Einleiten oder bei der elektrolytsich provozierten Enstehung in der wässrigen Salzsäure erstmal abhängig auch vom pH-Wert ein im Gleichgewicht stehendes System aus Chlor, Hypochlorid und Salzsäure.
Es entweicht recht viel Chlor gasförmig aus der Lösung. Das Hypochlorid und das gelöste Chlor wirken als Oxidationsmittel nicht nur auf Kupfer(I) sondern auch auf das kathodisch abgeschiedene metallische Kupfer welches dabei wieder aufgelöst wird. Parallel zur Chlorentwicklung aus dem Kupferchlorid wird natürlich auch die Salzsäure unter Chlorentwicklung zersetzt.

Gruß
Stragula
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Alt 07.10.2015, 07:29   #4   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

Uups, Schreibfehler in meinem vorigen Beitrag. Muss natürlich Hypochlorit heißen. Die Kupferchlorid-Ätzlösung kann man auch durch Zugabe von Wasserstoffperoxid wieder "aktivieren" falls der Ätzabtrag nachlässt.
Es gibt auch mehrere Verfahren bei denen Ätzlösungen elektrolytisch regeneriert werden. Beispielsweise Lösungen mit Peroxidischwefelsäure als Oxidationsmittel. Hier wird allerdings mit Membranzellen gearbeitet um zu verhindern, dass kathodisch abgeschiedenes Kupfer vom anodisch erzeugtem Peroxidisulfat gleich wieder aufgelöst wird.
Gruß
Stragula
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Alt 07.10.2015, 10:48   #5   Druckbare Version zeigen
Maister Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

Vielen Dank für eure Antworten!

Es wäre ja auch zu schön gewesen, wenn das erzeugte Chlor brav komplett die Cu+-Ionen oxidieren würde und mehr nicht passierte .

Wenn ich euch richtig verstanden habe, müsste ich also folgende Dinge beachten:

1. Anoden- und Kathodenraum voneinander trennen, damit Hypochlorite und Chlor nicht mit dem elektrolytisch erzeugten Kupfer reagieren.

2. Da das erzeugte Chlorgas nicht sofort komplett mit der Lösung reagiert, müsste ich das Gas nach der Erzeugung erst auffangen und dann länger in einem Kreislauf durch die Lösung blubbern lassen.
--> Hierdurch entsteht ein weiteres Problem: Das Gas darf nichts an der Pumpvorrichtung korrodieren und von dort auch nicht entweichen. Darauf habt ihr mich im Allgemeinen bereits hingewiesen.

3. Die Entstehung von Hypochloriten und Salzsäure:
Kann ich davon ausgehen, dass so lange noch Cu+-Ionen vorhanden sind, diese nach und nach oxidiert werden, sodass irgendwann keine Chlorite mehr vorhanden sind?

4. Salzsäure im System:
Da ich Luftsauerstoff, bedingt durch das Ein- und Ausbringen der Platine, im System nicht ausschließen kann, wäre es möglich, dass sich ein Teil des Kupfer(I)Chlorids mit der Salzsäure und dem Sauerstoff zu Kupfer(II)Chlorid unter Bildung von Wasser oxidiert. In diesem Fall verbleiben natürlich Chlor und Chlorite in der Lösung zurück. Da sehe ich nicht, wie man das umgehen könnte.
Eventuell von Anfang an keine Salzsäure in der Lösung, jedoch ist dann das Kupfer(I)Chlorid nicht mehr löslich.


Ich wäre Euch dankbar, wenn Ihr mich bei diesen Punkten noch einmal korrigieren / bestätigen könntet.

Des weiteren beschäftigt mich folgendes:
Bei meinen bisherigen Versuchen zur Elektrolyse von Kupferchlorid benutzte ich zwei Kohleelektroden. Das abgeschiedene Kupfer bröckelte dabei aber als eine Art Pulver von der Elektrode, bei dem Versuch die Elektrode aus der Lösung zu ziehen. Selbiges passierte mir auch mit einer Elektrode aus Kupfer.
Wie schafft man es denn, dass sie eine glatte Metalloberfläche, wie beim Galvanisieren, bildet?

Grüße und Danke für Eure Antworten und Zeit!
Patrick G.
Maister ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.10.2015, 15:07   #6   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kupfer(I)chlorid redox zu Kupfer(II)chlorid per Elektrolyse

Hallo Maister,

ich möchte dir nicht zu nahe treten, aber halte dein Vorhaben für wenig bis nicht aussichtsreich. Allgemein wird nach Möglichkeit immer vermieden, dass Chlorentwicklung stattfindet weil man den Schwierigkeiten die sich daraus ergeben möglichst aus dem Weg gehen möchte.
Es gibt eine Ausnahme davon, nämlich die Chlor-Alkali-Elektrolyse (googeln). Bei Galvanischen Abscheidung wählt man nur dann chloridhaltige Elektrolyte wenn man bezüglich Stromdichte bei sehr gemäßigten Bedingungen bleibt und so keine Chlorentwicklung stattfindet.

Ich sehe bei deinem Vorhaben eigentlich nur einen verfolgungswerten Ansatz, wenn unbedingt eine elktrolytische Regeneration stattfinden soll.

Im Anodenraum einen chloridfreien Anolyt (z.B. Schwefelsäure) verwenden durch ein Diaphragma vom Kathodenraum trennen. Im Kathodenraum Kupfer abscheiden im Anodenraum passiert nur Wasserzersetzung (Sauerstoffentwicklung). Die Oxidation des Kupfer(I)chlorids entweder durch Sauerstoff, Luft oder H2O2 durchführen. Fertig. Keine Chlorgasentwicklung und keine damit verbundenen Schwierigkeiten.

Zur pulvrigen Abscheidung von Kupfer kommt es dann wenn die Stromdichten zu hoch sind und man die Grenzstromdichte für die Kupferabscheidung überschreitet. Es wird dann auch Wasser zersetzt was man an der Gasbildung an der Kathode (Wasserstoffentwicklung)eventuell bebachten kann. Abhilfe Strom runter oder Kathodenoberfläche vergrößern.

Gruß
Stragula
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Stichworte
ätzen, cucl, cucl2, elektrolyse kupferchlorid, platinenätzen

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