銅の酸化還元に関して

質問

銅の酸化還元に関して

銅線を熱して空気中に出すと酸素と反応して黒くなりますよね。これを熱いうちにエタノールに入れると、この黒いのが剥がれおちるようにして、もとの赤褐色の銅に還元されて戻りました。
このエタノールの中では何が起こっているのでしょうか？このときの化学反応式はどうなりますか？
詳しく教えてください。よろしくお願いします。

回答No.4

htms42 · ベストアンサー

＃２です。
熱した酸化銅とアルコールの反応はやり方が２つあります。

１）試験管に入れたアルコールの蒸気と接触させる
２）蒸発皿、または時計皿に入れたアルコールに熱した銅線をジャブっとつける

１）は＃２に書きました。
黒い酸化銅を金属の銅に戻して確かに還元が起こったということを確めるものです。銅に戻すことで酸化・還元反応が起こっていることを確めています。そこから酸化剤は～、還元剤は～、生じた物質は～、・・・と話を展開していきます。最初の酸化銅の還元に曖昧さがあれば話を進めることが出来ませんので黒い粉の剥離が生じないような方法で考えます。
（輝くようなきれいな色の銅が見れますので歓声が上がります。しつこく何度でも繰り返している生徒が必ずいます。せっかくキレイな銅になっても外に取り出すと黒っぽくなってしまいます。キレイなままで取り出すにはどういう工夫をしたらいいかという質問を出すとまたしつこくやり始めます。）

２）アルデヒドが出来るということにポイントを置いています。アルコールの臭いとは異なる臭いの物質が生じることは１）でも確めることが出来ます。でも気体になって出て行きます。
シッフの試薬で確める時は溶液状でなければいけません。
アルコールの中にジャブッとつけてアルコール溶液中にアルデヒドを生じさせます。黒い粉の剥離も起こりますがシッフ試薬の変色が確認できる程度にはアルデヒドが出来ています。臭いもします。
臭いのセンサーもシッフの試薬の反応もかなり敏感なものです。ごく少量でも分かるようです。

先生がこの２つを混同している可能性もあります。

回答No.3

c80s3xxx

#1です．
うん，これ，前にも htms42 さんに教えてもらったような気がします．違ったかな．いずれにしても，忘れてました _o_．
黒いのがはがれたのは剥離で正しいと思います．また，酸化銅(II)に酸化力があるのは確かですが，エタノールにドブ漬けしたら，温度が下がる方が早く，酸化反応もほとんどおこらないでしょう．
ということで，#1 の内容は撤回します．

ただ，高温の酸化銅(II)がエタノールを酸化するときは，基本的にはアセトアルデヒド (酸化剤が十分にあれば，さらに酢酸まで) になるというのは間違っていませんので，一応．

回答No.2

htms42

＞この黒いのが剥がれおちるようにして、もとの赤褐色の銅に還元されて戻りました。

これは多分ただ表面の酸化銅の膜が剥がれ落ちただけです。急に冷やすと収縮します。金属の銅と酸化銅では収縮率が異なりますのではがれてしまうのです。はがれた酸化銅の黒い粉がアルコールの底に沈んでいたはずです。これは化学反応ではありません。くっついていたのを引き離しただけです。物理変化です。
やすりで磨いてきれいな銅線を取り出すのと同じような変化です。
還元は黒い粉そのものを銅に戻す変化ですので底に黒い粉がたまるということはありません。
金属銅の表面は外側に黒い酸化銅ＣｕＯの膜が出来ていますが銅とＣｕＯの膜の境界にはＣｕ２Ｏが出来ています。この酸化銅は赤褐色（レンガ色）です。エタノールの液につけて黒い膜が剥がれ落ちた後にはレンガ色をした薄い膜の着いた銅が残ります。
（レンガ色の酸化銅は黒い酸化銅が還元されて出来ている可能性もあります。温度が急に下がってしまっていますから反応が十分に進みません。薄い膜しか出来ないのでしょう。
剥がれ落ちた黒い酸化銅の中には還元で出来たレンガ色の酸化銅、金属の銅もいくらか混ざっているでしょうが見た目では分かりません。）

液につけずに蒸気にだけ接触させるようにするとキレイな銅に戻ります。元の銅線の色よりもきれいな色です。赤褐色ではありません。黒い粉が剥がれ落ちるということもありません。これは還元です。（これと同じような変化はバーナーで加熱するときに炎の中での位置を変えることでも見ることが出来ます。）

先生の指示がおかしいか、あなたが指示を守らずにやったかのどちらかです。

よく紹介されている方法ではらせんに巻いた銅線を使います。
バーナーで加熱した時に温度の高くなる銅線の範囲が広くなりますから冷めにくくなります。エタノールの液面に近づけた時の蒸気の発生もよくなります。銅線の長さを縮めることが出来ますので試験管の中に入れた時に底のエタノールにつかることを防ぐことができます。還元された銅の面積が多くなりますのでキレイな銅の印象が強くなります。

試験管の口からはそれまでのエタノールの臭いとは異なった臭いの気体が出てくることも確めることができます。
（この臭いは熱い銅線をいきなりエタノールの液につけてた時でも感じることが出来ます。いくらか還元が起こっていることは確かです。でも銅に還元されたということをはっきり示す実験としては液につけてしまうのは良くないと思います。黒い粉が剥がれ落ちるという変化が起こらないようにしなければ銅に戻ったということをはっきりと言うことはできないのです。）

回答No.1

c80s3xxx

エタノールで酸化銅(II)が還元されているわけです．
生成物はアセトアルデヒド，さらに酢酸も少しできているかもしれません．

お礼

ありがとうございます。
このときの化学反応式ってありますか？