アルミの反応について

硝酸にアルミを入れていたら、溶液がはじめ黄色っぽくなって、その後、黄緑っぽくなりました。

どんな反応が起きているのでしょう。

No.3 ベストアンサー 回答者： htms42 回答日時： 2008/04/10 14:36

使われた硝酸の濃度はどの程度ですか。

アルミニウムはどういう材料のものでしょうか。家庭用のアルミ箔などがよく使われていますが、そういうものでしょうか。

金属を溶かすのに使われる酸は硫酸、塩酸が多いです。アルミは塩酸によく溶けますが硫酸だと反応が弱いです。硝酸は硫酸よりも弱いと思うのですが。硝酸には酸化作用があります。濃硝酸だけでなく希硝酸にもあります。イオン化傾向から言えばどれにも溶けてよさそうですがどんどん溶けていくのは塩酸だけです（最初ちょっと進みにくいのでおとなしいですが一旦進み始めると激しい反応が起こります）。硝酸の場合、教科書には丈夫な酸化皮膜が出来て内部を保護するので反応が進みにくいと書いてあります。「不動態」という言葉の説明もあるはずです。硫酸についてはそういう記述がありませんが塩酸に比べると格段におとなしいので似たような効果があるのではないかと推測しています。
板状のアルミ片を塩酸に溶かす場合でも表面に傷をつけて皮膜を破ってやるとよく反応が進むと説明されています。

硝酸に溶けましたか。溶ける速さはどんなものでしたか。

塩酸にアルミ箔を溶かした場合でもしばらくすると薄い黄色になります。家庭用のアルミ箔には鉄がかなり入っているからだという説明を聞いたことがあります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa65146.html

「黄緑」っぽくなったということですがよく分かりません。
水素がよく発生する条件の下であれば「Ｆｅ３＋（黄褐色）の鉄が還元されてＦｅ２＋（青緑）ができて混ざった結果の黄緑」であるとも推測できます。

ＮＯ２の発生によるものと言うのは「？」です。ＮＯ２が溶液の色が変わるぐらいも発生すれば気体として出てきています。アルミニウムと濃硝酸の反応でもくもくと気体が出るくらい反応が速く進むというのが「？」なのです。
溶液の色の変化はＮＯ２が溶けた事によるものではありません。気泡に色が付いているから混ざって見えるのです。ＮＯ２が水に溶ければ無色になります。
３ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→２ＨＮＯ３＋ＮＯ　（Ａ）

銅と濃硝酸の反応では溶液の色が緑になります。銅イオンの青色とＮＯ２の褐色が混ざると緑に見えます。
この反応溶液の一部を別の試験管にとり放置します。溶液の色が徐々に青くなっていきます。
反応中の溶液に水を加えて体積を３倍程度にしてやると褐色の気体の発生はなくなって青い溶液の中から無色の泡が出てきている反応になります。冬場の冷たい水道水を使った実験でも十分起こります。（Ａ）の反応が起こって無色のＮＯの発生になるからでしょう。この反応に関する限り濃硝酸でＮＯ２が発生すると言うのは「濃硝酸にはＮＯ２が溶けにくい」というのと同じ事になっているようです。硝酸ＨＮＯ３が十分にあれば新たに硝酸を作る反応（Ａ）は起こりにくいということです。

３ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＮＯ２＋ＨＮＯ３　（Ｂ）
が起こるという説明もあります。冷水で濃度の低い場合のようです。
普通は（Ａ）だろう思います。
オストワルド法では反応（Ａ）を使っています。
大気汚染での窒素酸化物の分析では（Ｂ）を使っています。

＃２の回答ではＮＯの発生の式が書いてあります。
ＮＯは無色ですから溶液の色は変わりません。ＮＯが出るとしたら酸化作用が働いていますから不動態化が問題になります。「一度空気中に出たＮＯがＮＯ２に変わり、水の中に気泡として混ざりこんで溶液に色が付く」という説明には無理がありすぎます。

この回答へのお礼

細かく教えていただきありがとうございます。
アルミの種類は99.0％以上のアルミと書いてありました。
アルミはそんなに解けているようには見えません。気体を発して解けているようなことはありませんでした。

お礼日時：2008/04/14 07:56

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2008/04/14 10:34

＃３です。

黄色くなったのは多分鉄だろうと思いますが黄緑はよく分かりません。
「気体を発生して溶けているようには見えなかった」ということですから反応はごくわずかしか起こっていない事になります。
アルミは溶けていなくても鉄は溶けますから色が付くでしょう。
鉄ははじめＦｅ２＋になります。その後硝酸に酸化されてＦｅ３＋になるでしょう。２価の鉄Ｆｅ２＋の色は青緑ですが薄いとほとんど分かりません。それに比べるとＦｅ３＋の黄色（黄褐色）はハッキリしています。

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2008/04/10 08:41

希硝酸での酸化還元反応は

２Ａl ＋ ８ＨＮＯ3 → ２Ａl(ＮＯ3) ＋ ２ＮＯ ＋ ４Ｈ2Ｏ
となりますが、ＮＯ(一酸化窒素、無色)が酸素で酸化され褐色のＮＯ2(二酸化窒素)になったと考えられます。
二酸化窒素は温水と反応すると一酸化窒素に戻りますが、冷水とは反応しないので、その色が見えるのでしょう。
次第に冷水と反応して元の硝酸に戻ります。
一酸化窒素、↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%80%E9%85%B8% …
二酸化窒素、↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E9%85%B8% …

No.1 回答者： w-palace 回答日時： 2008/04/09 16:54

硝酸から生じた窒素酸化物（NO2等）の色でしょうね。

例えば、銅と硝酸などの反応でも似たような状態になるはずです。
つまり、2Al + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2 のような反応以外に、窒素酸化物を生じるような酸化還元反応が起こっているということでしょう。