合金（黄銅）中の反応 定量分析

質問

化学の実験で黄銅中の銅と亜鉛の含有量を求める実験をしました。しかし失敗してしまいました。
事前の調査・勉強不足ということはわかっているのですが、なぜそうなったのかが理解できなかったため質問させて下さい。
実験手順は次の通りでした。

実験(1)

1.黄銅のプレートを０．２ｇに切り水酸化ナトリウム水溶液　6mol/lをいれ亜鉛部分を溶かし残った銅をろ過し定量する。

しかし、黄銅は反応せずに失敗。

→水酸化ナトリウムのモル濃度を上げれば溶けると思い少量の水に水酸化ナトリウム（固体）を加えていき、30mol/lまで濃度をあげても溶けなかった。

→合金（黄銅）などに含まれる片方の金属を溶かすというのは不可能なのでしょうか？
どうか教えてください。ペコリ(o_ _)ｏ))

実験(2)

実験(1)で失敗に終わったため今度は試料0.2ｇを硝酸3.0mol/lに溶かし
Zn2+ Cu2+　にした後、
水酸化ナトリウムを加え過剰にしてCuのみの沈殿を作
り、ろ過し定量する。
→実験は成功？したのですが、水酸化ナトリウム過剰にしたときに、
ゲル状の沈殿（薄い青緑色）と粉末状（濃青緑色）の沈殿が発生しました。
その沈殿の化学式がわからないのですが、、

わかる方はどうか教えていただきたいです。

モルの計算ができずにとても困っています。

質問は以上です。どんなに小さなことでもいいので

どうかよろしくお願いしますペコm(_ _;m)三(m;_ _)mペコ

回答No.3

DexMachina

No.2です。

> Znイオンに水酸化ナトリウム過剰にした場合、

まず、黄銅に直接NaOH液を作用させた場合ですが、
黄銅中の亜鉛は銅との金属結合によって、通常より電子を
放出しにくくなったため、結果的に溶けなかったのだと思います。
(つまり、亜鉛イオンにならなかった、ということです)

次に、硝酸で溶解後にNaOH液を作用させた場合ですが、
NaOHの量が少ないうちは

　Cu^2+　＋　2OH^-　→　Cu(OH)2
　Zn^2+　＋　2OH^-　→　Zn(OH)2

の反応によって、水酸化亜鉛と水酸化銅の沈殿(ゲル)が生じます。

ここにさらにNaOHを追加すると、

　Zn(OH)2　＋　2OH^-　→　[ZnO2]^2-　＋　2H2O

の反応が起こり、水酸化亜鉛のゲルは亜鉛酸イオンとして再溶解します。
一方、銅は両性金属ではないので、水酸化銅はそのまま沈澱として残ります。

「色が変化しない部分」というのがどんな状態なのかわからないので
何とも言えませんが、それが水酸化銅がゲル状になったものだったとすれば、
変化しなかったとしてもおかしくはないと思います。

> 黄銅中に含まれるその他スズなどの成分のせいなのでしょうか？

確かに、銅・亜鉛以外の成分の影響も考える必要はありますが、
濃色沈澱の質量が大きいとしたら、やはり主成分の銅・亜鉛から生じたものと
考えざるを得ないと思います。
(この辺りは、実際にどのぐらい生じたのかがわからないので判断がつきませんが)

なお、アルカリ過剰で攪拌を続けることで、水酸化銅の沈澱が凝集して
粒径が大きくなることで、色が濃くなってみえることもあります。
(というか、濃色の方が本来の色で、粒子が細かくなった方は光の拡散で
白っぽく(＝色が薄く)見えた、というのが正確)
前回、「亜鉛酸銅」の可能性を示唆しましたが、
むしろこちらの方が可能性が高いかもしれません。

お礼

お返事が遅くなって誠に申し訳ありません。
ペコリ(o_ _)ｏ))
わざわざとても丁寧にご回答して頂き本当にありがとうございます。
あなたのような親切な人がいてとても素晴らしく思います。
本当にありがとうございました。

結果的には、
水色に見えたのは水酸化亜鉛の白色の沈殿が水酸化銅の青色の沈殿に混ざり、水色に見えていたのではないかと判断いたしました。
本当にご丁寧にありがとうございました。
またの機会がございましたら、よろしくお願いいたします。

回答No.2

DexMachina

> 片方の金属を溶かすというのは不可能なのでしょうか？

合金の場合、通常の混合物と違って、元の成分金属とは異なる性質を
示すことが多くなります。
(合金は混合物ではなく化合物だという考え方もあります)

また、不溶性の金属が主体の合金の場合、表面に露出した可溶性金属が
酸などにより溶け出したとしても、その後は全面が不溶性金属になくなるため、
金属内部に酸が浸透せず、それ以上は溶解が進まないことになります。

このため、一方のみを溶かすのは不可能な場合も多くなると思います。
(但し、亜鉛アマルガム(亜鉛と水銀の合金)の場合、水銀が液体であるために、
表面の亜鉛が溶解されると、液化した水銀(アマルガム)内で内部の亜鉛が
移動可能となるため、亜鉛のみを溶解して水銀を取り出すことが可能になります)

> ゲル状の沈殿（薄い青緑色）と粉末状（濃青緑色）の沈殿

薄い色の方は、水酸化銅だと思います。
問題は濃い色の方ですが・・・亜鉛は両性金属なので、
亜鉛酸銅・CuZnO2のようなものが生じているのかもしれません。
(その呈色には黄銅中のその他の成分の寄与がある可能性も否定できませんが)

補足

合金の場合、通常の混合物と違って、元の成分金属とは異なる性質を
示すことが多くなります。
(合金は混合物ではなく化合物だという考え方もあります)
→とてもためになりましたありがとうございます。
ペコリ(o_ _)ｏ))

Znイオンに水酸化ナトリウム過剰にした場合、
一度沈殿ができたあと溶けるはずなのですがうまくいかなたったということなのでしょうか？

水酸化ナトリウムを過剰にしたとき、
説明不足でしたが、始めにゲル状の沈殿ができ、
かき混ぜながらさらに過剰にすると徐々に粉末状の沈殿ができていくという形でした。

しかしなかなかゲル状のままでかき混ぜても色が変化しない部分もありました。

これは結局Znイオンがあるために沈殿の種類が変わってしまったということなのでしょうか？

やはり、黄銅中に含まれるその他スズなどの成分のせいなのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.1

arufa2005

専門家に聞いてください

お礼

ご回答ありがとうございますペコリ(o_ _)ｏ))

どのようにすれば専門家に質問できるのでしょうか？