Dubbi su sintesi elettrolitica di CuCl2

[Davide S.]

Salve a tutti e scusate per la pergamena.

Avendo necessità di incidere una basetta in rame per realizzare un circuito stampato, mi sono documentato su internet e ho visto che oltre alla solita mistura HCl + H2O2 (che danno una reazione non proprio tranquilla, e pare lentissima senza usare del perossido di idrogeno abbastanza concentrato) o il noto cloruro ferrico (che non sembra facilissimo da trovare) c'è la possibilità di usare questo sale o in alternativa CuCl disciolto in soluzione acquosa in un eccesso di ioni Cl-.

Volendo sintetizzare facilmente il cloruro ferrico con pochi reagenti facilmente reperibili (la purezza non è un problema: per lo scopo a cui serve già parlare di grado tecnico potrebbe essere un'esagerazione), mi è venuto in mente di ottenere il sale tramite elettrolisi del cloruro di sodio con elettrodi di rame. Ora, se nei ragionamenti sotto esposti non ho fatto rivoltare Nernst e Faraday nella tomba, dovrebbe essere molto facile ottenere in questo modo una mistura degli ioni Na+, OH-, Cu+, Cu++, Cl- che allo scopo di incidere lo stampato dovrebbe andare più che bene. Però come potrei fare a ottenere con un processo simile la sostanza pura?

(qui sta il motivo per cui apro un altro topic, dato che nei precedenti l'approccio è completamente diverso: per cominciare non si parla di ponte salino)

L'idea che mi è venuta è la seguente:

Prendo due recipienti, il recipiente (1) contiene una soluzione di NaCl, satura (da quel che ho letto, questo doverebbe evitare la formazione di clorocomplessi e altre amenità indesiderate) e l'anodo. Il (2) contiene solo acqua e il catodo di rame. Applico una ddp sui due elettrodi di rame e collego i due recipienti con un tubetto di gomma con dentro un po' di cotone a fare da umile setto poroso.

All'anodo mentre gli ioni Na+ stanno lì intorno a girarsi i pollici (fino a quando c'è ddp non vanno nel (2), giusto?) gli ioni H3O+ dell'acqua si scaricano, si genera idrogeno gassoso che toglie il disturbo e si allontana dalla soluzione.

Al catodo arrivano gli ioni Cl- che si scaricano e formano cloro gassoso, che solubilizzatosi nell'acqua intacca il rame. Qui non mi è chiarissimo cosa accade, ma credo che si formino "α" moli di CuCl2 e "β" moli di CuCl. Il rameico se ne sta in soluzione e i suoi ioni Cl- continuano a scaricarsi fino a quando non finisce il rame; Il rameoso si solubilizza grazie agli ioni Cl- del rameico e praticamente fa lo stesso.

I problemi sono i seguenti:

• Come faccio a trovare le proporzioni α e β?
  
• Come applico l'equazione di Nernst se praticamente gli ioni Cl- non finiscono mai? Gli butto dentro la concentrazione e basta?
  
• E soprattutto: come separo cloruro rameico e rameoso?
  

Grazie per il vostro aiuto

[ohilà]

Il cloruro rameico è MOLTO più semplice farlo per via chimica. 

Non so di cosa disponi tu, ma è molto facile.
Basta precipitare il carbonato rameico da una soluzione di Cu(II), digerirlo all'ebollizione, lavarlo, decantarlo e poi scioglierlo in HCl. Poi evapori e fai cristallizzare... E hai fatto molto più in fretta che con l'elettrolisi...

Poi se ti serve proprio farlo per via elettrolitica, lascio la parola a qualcun'altro. 

[Davide S.]

Purtroppo non dispongo di reagenti, se non di quelli che si trovano normalmente a casa... Il punto comunque non è poi tanto l'ottenere il composto in sé quanto il come mi debba comportare dal punto di vista teorico in una situazione simile... non sapere come applicare Nernst in questi casi ad esempio mi turba parecchio!

[ohilà]

Ripeto: se ti serve il cloruro rameico la via elettrolitica è quella sbagliata.
Ti conviene di gran lunga comprartelo o rimediare un sale di rame(II) e fare come ho detto prima...

Riguardo alle tue domande teoriche sull'equazione di Nernst e quant'altro io non mi addentro nell'argomento. Ma se aspetti un po' qualcuno ti risponderà sicuramente. 

[Guglie95]

Purtroppo non dispongo di reagenti, se non di quelli che si trovano normalmente a casa... Il punto comunque non è poi tanto l'ottenere il composto in sé quanto il come mi debba comportare dal punto di vista teorico in una situazione simile... non sapere come applicare Nernst in questi casi ad esempio mi turba pare

L'equazione di nernst per chiarire è:


deltaE = deltaE° - (0.0591 / n) log ( ([C]^c * [D]^d) /([A]^a * [B]^b) )  Per il potenziale di CELLA

E = E° - (0.0591 / n) log ( ([Ox]^x) /([Red]^y) )  Per il potenziale di Semicella

deltaEc = - (0.0591 / n) log ( ([Ox]^x) /([Red]^y) )  Per il potenziale di Cella a concentrazione

deltaE = deltaE° - (R * T / n * F) ln Q  Per tutti i casi  dove Q = ( ([Red1]^coeff) * ([Ox2]^coeff) ) / ( ([Ox1]^coeff) * ([Red2]^coeff) )

[TrevizeGolanCz]

Per quel che riguarda invece la parte pratica io ti consiglierei il cloruro ferrico, non vedo la difficoltà tecnica nel produrlo...
Dato che non ti interessa un prodotto puro o di concentrazione nota basta che sciogli in HCl della limatura di ferro o dei chiodi o quello che hai in casa insomma...
L'HCl lo compri tranquillamente in qualsiasi supermercato.

Per il CuCl2:
Io il CuCl2 l'ho sempre ottenuto attraverso H2O2+HCl , la reazione è vigorosa, ma basta usare il buon senso ed aggiungere le dosi pian piano.
L'acqua ossigenata al 33% è in vendita in un qualsiasi negozio di vernici.

[Mario]

Davide,
leggendo quanto scrive noto una certa confusione e non si capisce bene se vuole ottenere cloruro di rame o ferrico.
Siccome il suo problema. da quanto ho capito, è quello di incidere un cs, posso caldamente consigliarle di lasciar perdere esperimenti e accrocchi vari e procurarsi del cloruro ferrico e dell'acido cloridrico. Oppure acquistare la soluzione già fatta.
Va su ebay e troverà di tutto e di più.

x TrevizeGolanCz:
le faccio notare che sciogliendo limatura di ferro o chiodi in HCl non si ottiene il cloruro ferrico.

saluti
Mario

[TrevizeGolanCz]

x Mario:
ha assolutamente ragione, mi scuso per l'errore!

[Davide S.]

Vi ringrazio per i suggerimenti e cerco di rispondere un po' a tutti.

Per il lato "pratico" di incidere la basetta ho constatato che in effetti il cloruro ferrico non è così introvabile come pensavo e a giudicare da qualche ricerca neanche gli altri reagenti utili allo scopo dovrebbero esserlo, quindi credo che li comprerò direttamente.

Per il lato "teorico", vedendo la questione dal lato puramente chimico continuo purtroppo a non capire come pormi di fronte ad una reazione del genere. Ho cominciato a interessarmi di elettrochimica quasi subito quando ho intrapreso lo studio della chimica in generale, un po' semplicemente perché mi piaceva e un po' perché trovavo interessante il fatto di far avvenire reazioni non spontanee in modo controllato e secondo quantità computabili; man mano che ho studiato la chimica ho tappato vari buchi (all'inizio pensavo che l'idrogeno fosse prodotto a causa del sodio metallico, per esempio) ma sull'aspetto quantitativo come quello che ho evidenziato sopra ho ancora da lavorare (la questione non è tanto ottenere il rameico o il rameoso come fa comunque giustamente notare Mario, ma è insomma di ordine generale). Potreste consigliarmi qualche lettura atta allo scopo?