Synthèse du sulfate de cuivre

[invitedf515b08]

Bonjour,

Je fabrique du sulfate de cuivre en réalisant une electrolyse d'une solution d'acide sulfurique avec des électrodes de cuivre. Je m'arrange pour qu'une des électrode soit au fond de mon récipient et que le sulfate ne "monte" pas jusqu'a l'electrode du du haut et ainsi je n'observe pas de dépot noiratre sur la seconde électrode. J'ai l'impression que mon electrolyse est plus efficace et ma solution reste plus pure (pas besoin de la filtrer)

Mais j'ai quelques questions:

- J'observe la création de bulles sur une seule electrode: est ce de l'hydrogène? Pourquoi n'y a t'il pas de bulles sur l'autre? L'hydrogène vient il de l'eau? Ou passe alors l'oxygène?
- Le gaz qui s'échappe pique un peu le nez: cela me fait dire qu'il n'y a pas que de l'hydrogène: quel gaz s'échappe? Est il dangereux? (Je fait ca a l'exterieur quand même)

Pour concentrer mon sulfate:
-Si je fait bouiillir ma solution bleue pour amener une cristallisation, le gaz qui s'échappe est assez corrosif, quel est il? Pourtant le mélange bout à 100 degrés et des poussières alors que l'acide sulfurique bout a beaucoup plus! Est ce un mélange de vapeur d'eau et d'acide sulfurique? Autre chose?

Merci de vos lumières! J'essaie d'apprendre mais je doit avouer que j'ai des lacunes dans mon programme de lycée et que tout n'est pas clair.
Si vous avez de bons liens expliquant toutes les réactions en jeu, ca m'interesse.

A++
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[moco]

Bonjour,
Si j'ai bien compris, tu te proposes de faire du sulfate de cuivre en électrolysant une solution de H₂SO₄ avec des électrodes de cuivre. Ce n'est pas la meilleure façon de procéder. Voyons pourquoi.
A la cathode (pôle positif) tu attires les ions H⁺, qui se déchargent au contact de la cathode et produisent du gaz Hydrogène H₂. A l'anode, tu attires les ions sulfate SO₄^2-, mais tu oxydes les atomes de cuivre de l'électrode, et il se forme des ions Cu²⁺ bleus qui passent en solution. Donc la région anodique se charge peu à peu en ions Cu²⁺ et SO₄^2-, et c'est ce que tu cherches. Fort bien.
L'ennui, c'est que ce procédé ne va pas durer longtemps. Au bout d'un certain temps, les ions Cu²⁺ vont diffuser dans toute la solution et même atteindre la région de la cathode. Et à ce moment, ce ne seront plus les ions H⁺ qui se déchargeront à la cathode, mais les ions Cu²⁺. Et il se déposera du cuivre métallique à la cathode. A partir de ce moment, tu auras création de ions Cu²+ à l'anode et disparition des ions Cu²⁺ à la cathode. Résultat des courses : pas davantage de ions Cu²⁺ en solution.
Même si tu effectues ton électrolyse pendant un temps très longtemps, l'anode de cuivre sera toute rongée et la cathode se recouvrira d'une épaisse couche de cuivre ; de plus, ta solution contiendra bien un peu de sulfate de cuivre, mais elle contiendra surtout de l'acide sulfurique.

Pour répondre à tes autres questions,
1- l'hydrogène qui se dégage à la cathode monte à la surface et éclate sous forme de petites bulles. Mais en éclatant, ces bulles projettent dans l'air quelques gouttelettes d'acide en provenance de la solution. C'est ces gouttelettes d'acide que tu prends pour un gaz piquant.
2- l'oxygène ne se dégage pas à l'anode, car c'est le cuivre de l'anode qui s'oxyde à sa place.
3- le dépôt noirâtre que tu observes à l'occasion est de l'oxyde de cuivre, qui se forme occasionnellement sur l'anode. Au lieu que le cuivre s'oxyde en formant des ions Cu²⁺, il arrive qu'il s'oxyde en formant CuO, qui est une poudre noire.
4 - c'est difficile d'extraire du sulfate de cuivre de cette solution, car il n'y en aura jamais beaucoup en solution. Et cette solution contient surtout de l'acide sulfurique. En chauffant les solutions d'acide sulfurique, on obtient toujours des vapeurs content surtout de l'eau, mais aussi un peu d'acide sulfurique. Or la température d'ébullition augmente peu à peu, vers 120°c, 150°C. Car la solution semble refuser de voir partir tant de l'eau que de l'acide. Pour évaporer tout l'acide il faudra chauffer à 300°C, et cela devient très dangereux. Les vapeurs d'eau et d'acide à ces températures sont très corrosives, de sorte que l'ébullition devient tumultueuse, en produisant des projections et des giclures dans toute l'installation. C'est dangereux à manipuler. Et je répète qu'il n'y aura jamais beaucoup de CuSO₄ en solution.

En conclusion, si tu veux préparer du sulfate de cuivre, tu as meilleur temps de procéder autrement, sans faire d'électrolyse. Tu peux par exemple oxyder ton cuivre en CuO, puis le dissoudre dans l'acide sulfurique en quantités stoechiométriques, puis d'évaporer la solution à froid, ou presque à froid.

[invitedf515b08]

Bonjour,

Merci beaucoup pour tes réponses qui me sont précieuses! Tout me parait clair je crois et en effet l'option goutelette me parait très sencée.
Si je veux poursuivre, il me faudra couvrir ma réaction et faire un échappement (eventuellement via une filtration a l'eau).
Par ailleurs tu as raison, le rendement n'est pas top et les quelques cristaux que j'ai pu obtenir m'ont demandé beaucoup de travail!
Seulement de l'oxyde de cuivre.. En rajoutant de l'acide nitrique dans ma solution par exemple (avec production immonde de NO3?)? Ca marcherait avec de l'eau oxygénée (ca me parait plus propre de faire de l'oxygene comme sous produit)?
Mon but n'est pas vraiment de produire du sulfate de cuivre en quantité, j'ai plus vite fait de m'en acheter un paquet (d'ailleurs c'est fait), mais plutot de comprendre et d'experimenter parce que j'ai un projet qui met en jeu les procédés et substances avec lesquelles je joue.
Mais c'est vrai que je tenterai bien l'experience autrement qu'en electrolyse..

Merci de tes réponses!

[moco]

Bonjour,
Pour faire de l'oxyde de cuivre, il suffit de chauffer des fragments de fil ou de feuilles de cuivre dans un courant d'air. Tu prends un tube de verre de 20 à 30 cm de long, tu y mets des déchets de cuivre à l'intérieur, en son milieu. Tu places le tout dans une flamme (bec Bunsen, ou lampe à alcool) en fixant le tube en position légèrement inclinée, pour que l'air chaud circule à l'intérieur. Et tu attends. Il ne sert rien de trop chauffer : le verre risque de fondre. Le cuivre se transforme peu à peu en oxyde de cuivre noir CuO.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitedf515b08]

Hello,

Ok je vais tenter! Sinon l'oxidation avec acide nitrique ou eau oxygénée ca marche? Rendement pas top ou trop dangereux?

Merci