El cobre no reacciona con el agua, entonces, ¿por qué el agua colocada en una taza de cobre sabe a metal? » Cienciahoy

El cobre no se comporta como otros metales reactivos, como el sodio o el potasio, cuando entra en contacto con el agua. Reacciona lentamente con el agua en presencia de oxígeno, dióxido de carbono y otros contaminantes para formar una pátina estéticamente agradable mediante un proceso llamado corrosión. El agua en este tipo de recipiente de cobre corroído tendrá un sabor metálico característico.

Cobre siendo llamado un metal noble es un nombre inapropiado. Es cierto que en un tubo de ensayo o en una atmósfera libre de contaminantes, el cobre no reacciona con el agua.

Sin embargo, en una atmósfera llena de contaminantes, el cobre reacciona lentamente con el agua para formar una capa de sales de cobre complejas a través de un proceso llamado corrosión del cobre.

El agua almacenada en esas tuberías de cobre corroídas tiene un sabor metálico. El primer chorro de agua de las tuberías de cobre sin usar tiene un sabor rancio y metálico, pero ¿por qué es así?

La posición de un metal en la serie de reactividad determina su comportamiento en las reacciones químicas. Los metales colocados por encima del hidrógeno se consideran reactivos, mientras que los que están debajo del hidrógeno en la serie son relativamente no reactivos.

La serie de reactividad de los metales.

El cobre no es un metal ampliamente reactivo y, por lo tanto, a veces se agrupa falsamente como un metal noble. La reactividad de los metales con el oxígeno y el agua disminuye a medida que avanzas en la serie. El cobre colocado debajo del hidrógeno no puede desplazar el hidrógeno del agua en condiciones estándar. El cobre no reacciona con el agua a través de una reacción de desplazamiento, pero puede sufrir una reacción redox/electroquímica con agua, oxígeno y contaminantes para formar complejos de cobre.

Corrosión del Cobre

La oxidación lenta de la Estatua de la Libertad de cobre (a) en 1886, con el brillo burdeos del metal de cobre, versus (b) en 2002, recubierta de carbonato de cobre de color verde (Crédito de la foto: OpenStax/Creative Commons)

Debido a la transformación de una estatua metálica de color rojo brillante cuando los franceses la regalaron en 1886 a la corteza verde que ahora cubre su superficie, la Estatua de la Libertad, si no fuera tan icónica, sería irreconocible. Esta espectacular transformación se atribuye al proceso de oxidación.

La corrosión del cobre es insignificante en aire no contaminado, pero es susceptible de ataque cuando se expone a la humedad mezclada con oxígeno y dióxido de carbono, ácidos oxidantes, sales de metales pesados ​​oxidantes, azufre, amoníaco, etc.

Comprender la corrosión

La corrosión es una reacción redox y electroquímica. En estas reacciones, los electrones se transfieren entre dos iones o elementos.

Corrosión, una reacción electroquímica. (Crédito de la foto: smartman/Shutterstock)

Por ejemplo, los electrones del hierro se mueven al oxígeno más electronegativo en presencia de agua, formando iones hidroxilo cargados negativamente. El hierro cargado positivamente reacciona primero con los iones de hidróxido cargados negativamente para formar hidróxido férrico, que luego reacciona con el oxígeno para formar un óxido férrico hidratado escamoso marrón llamado óxido.

Aquí, el proceso de oxidación implica primero una reacción con agua, seguida de una reacción con oxígeno.

Consecuencias de la corrosión

Todas las formas de corrosión se deben a reacciones redox, pero los productos de reacción son curiosamente variables: óxido férrico hidratado en la oxidación del hierro, sulfuro de plata en el deslustre de la plata y carbonato de cobre en la patinación del cobre. El denominador común es la transferencia de electrones de los metales a los átomos electronegativos.

Una reacción, varios resultados (Crédito de la foto: valzan y KrimKateJurateBuiviene/Shutterstock)

La corrosión del cobre forma carbonato de cobre verde soluble

Las pátinas de cobre generalmente se consideran encantadoras, con la sensación de una antigüedad, pero este hermoso aspecto arquitectónico y escultórico se basa en una pátina que se forma en las superficies de cobre. Sin embargo, una pátina de carbonato de cobre en los recipientes impartirá un sabor metálico.

(Crédito de la foto: Micahmn/Creative Commons)

Paso 1: Los electrones se mueven desde el interior del metal hacia la humedad exterior. La región donde el metal pierde el electrón es la región anódica;

Cu(s) →Cu2+ + 2e–

Paso 2: Los electrones reaccionan con el oxígeno y la humedad para formar hidróxido;

O2 (g) + 2H2O+ 4e– →4OH– ;

Paso 3: El anión hidróxido se mueve hacia el interior para reaccionar con Cu2+ y formar hidróxido de cobre;

Cu2+ + 2OH– →Cu(OH)2

Paso 4: el CO2 reacciona con hidróxido de cobre para formar carbonato de cobre, que es uno de los componentes de la pátina;

Cu(OH)2 + CO2 → CuCO3 + H2O

Paso 5: El óxido de cobre también reacciona con los contaminantes de trióxido de azufre para formar sulfato de cobre.

CuO + SO3 +H2O→ CuSO4 + H2O

La pátina es la formación de hidróxido de cobre, carbonato de cobre, cloruro de cobre y sulfato de cobre. El hidróxido de cobre y el carbonato de cobre son insolubles en agua, pero el sulfato de cobre y el cloruro de cobre ingresan moderadamente al agua, por lo que cuando el agua se almacena en recipientes o tuberías de cobre corroídos, deja un sabor metálico desagradable.

Conclusión

La corrosión del cobre deja una capa compleja de sales de cobre solubles e insolubles en la superficie del metal. Esto sirve como una capa protectora que evita una mayor corrosión del metal debajo. Sin embargo, las sales de cobre solubles pueden disolverse sutilmente en el agua almacenada en los recipientes para producir un sabor metálico que muchas personas encuentran desagradable.

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