Нітрат міді (Cu (NO3) 2) Структура, властивості, використання



The нітрат міді (II) або нітрит міді, хімічна формула якого є Cu (NO)3)2, Це яскрава неорганічна сіль і привабливі синьо-зелені кольори. Він синтезується в промислових масштабах від розкладання мідних руд, у тому числі і мінералів Герхадіт і Руаїт..

Інші більш доцільні способи, з точки зору сировини та бажаних кількостей солі, складаються з прямої реакції з металевою міддю та її похідними сполуками. Коли мідь контактує з концентрованим розчином азотної кислоти (HNO3), відбувається окислювально-відновна реакція.

У цій реакції мідь окислюється і азот зменшується за наступним хімічним рівнянням:

Cu (s) + 4HNO3(conc) => Cu (NO3)2(ac) + 2H2O (l) + 2NO2(g)

Діоксид азоту (NO2) - коричневий і шкідливий газ; Отриманий водний розчин є синюватим. Мідь може утворювати іон міді (Cu+), іон міді (Cu2+) або менш поширений іон Cu3+; однак іон міді не підтримується у водних середовищах багатьма електронними, енергетичними та геометричними факторами.

Стандартний потенціал відновлення Cu+ (0,52V) більше, ніж для Cu2+ (0.34V), що означає, що Cu+ вона більш нестабільна і прагне отримати електрон, щоб стати Cu (s). Цей електрохімічний показник пояснює, чому CuNO не існує3 як продукт реакції, або щонайменше у воді.

Індекс

  • 1 Фізико-хімічні властивості
    • 1.1 Електронна конфігурація
  • 2 Хімічна структура
  • 3 Використання
  • 4 Ризики
  • 5 Посилання

Фізико-хімічні властивості

Нітрат міді знаходиться в ангідриді (сухий) або гідратований з різними пропорціями води. Ангідрид є синьою рідиною, але після узгодження з молекулами води - здатних утворювати водневі зв'язки - кристалізується як Cu (NO)3)2· 3Н2O або Cu (NO3)2· 6H2О. Це три найбільш доступні форми солі на ринку.

Молекулярна маса для сухої солі становить 187,6 г / моль, додаючи до цього значення 18 г / моль для кожної молекули води, включеної в сіль. Його щільність дорівнює 3,05 г / мл, і для кожної молекули води вона зменшується: 2,32 г / мл для тригідратованої солі і 2,07 г / мл для гексагідратованої солі. Вона не має точки кипіння, але сублімується.

Три форми нітрату міді добре розчиняються у воді, аміаку, діоксані та етанолі. Його точки плавлення опускаються, оскільки до зовнішньої сфери координації міді додається інша молекула; після злиття відбувається термічне розкладання нітрату міді, утворюючи шкідливі гази NO2:

2 Cu (NO3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 NO2(g) + O2(g)

Хімічне рівняння вище для безводній солі; для гідратованих солей, пара буде також вироблятися на правій стороні рівняння.

Електронна конфігурація

Електронна конфігурація для іона Cu2+ [Ar] 3d9, представляє парамагнетизм (електрон в 3d орбіталі9 є непарним).

Оскільки мідь є перехідним металом четвертого періоду періодичної таблиці, і втративши два його валентних електрони дією HNO3, для формування ковалентних зв'язків є ще наявні орбіталі 4s і 4p. Більш того, Cu2+ Можна використовувати дві свої зовнішні 4d орбіталі, щоб мати можливість координувати до шести молекул.

Аніони НЕ3- є плоскими, і тому Cu2+ може координувати з ними повинна мати sp гібридизацію3d2 що дозволяє йому прийняти восьмигранну геометрію; це запобігає аніонам НЕ3- вони "вдарили" один одного.

Це досягається Cu2+, розміщуючи їх у квадратній площині навколо один одного. Отримана конфігурація для атома Cu в солі: [Ar] 3d94s24п6.

Хімічна структура

Ізольована молекула Cu (NO) представлена ​​у верхньому зображенні3)2 в газовій фазі. Атоми кисню нітратного аніона координують безпосередньо з центром міді (внутрішню координаційну сферу), утворюючи чотири зв'язків Cu-O.

Має квадратну площинну молекулярну геометрію. Площина тягнеться червоними сферами у вершинах і мідною сферою в центрі. Взаємодії газової фази дуже слабкі внаслідок електростатичного відштовхування між групами NO3-.

Однак у твердій фазі центри міді утворюють металеві зв'язки -Cu-Cu-, створюючи полімерні мідні ланцюги.

Молекули води можуть утворювати водневі зв'язки з NO групами3-, і вони будуть пропонувати водні мости для інших молекул води, і так далі до створення водної сфери навколо Cu (NO3)2.

У цій сфері вона може мати від 1 до 6 зовнішніх сусідів; отже, сіль легко гідратується, щоб утворювати гідратовані три і солі гекса.

Сіль утворюється з іона Cu2+ і два іони НЕ3-, надаючи їй характерну кристалічність іонних сполук (орторомбические для безводній солі, ромбоедричні для гідратованих солей). Однак ланки є більш ковалентними.

Використання

Для захоплюючих кольорів нітрату міді, ця сіль знаходить використання в якості добавки в кераміці, на металевих поверхнях, в деяких феєрверках, а також в текстильній промисловості як протрава.

Він є хорошим джерелом іонної міді для багатьох реакцій, особливо тих, в яких він каталізує органічні реакції. Він також знаходить застосування, подібне до інших нітратів, або як фунгіцид, гербіцид або як консервант деревини..

Інша його основна і найбільш інноваційна діяльність полягає в синтезі каталізаторів CuO або матеріалів з фоточутливими якостями.

Він також використовується як класичний реагент у навчальних лабораторіях для демонстрації реакцій всередині вольтових клітин.

Ризики

- Це сильно окислюючий агент, шкідливий для морської екосистеми, подразник, токсичний і корозійний. Важливо уникати всіх фізичних контактів безпосередньо з реагентом.

- Вона не є горючою.

- Він розкладається при високих температурах, випускаючи дратівливі гази, серед яких NO2.

- У організмі людини може виникнути хронічне пошкодження серцево-судинної і центральної нервової систем.

- Може викликати подразнення шлунково-кишкового тракту.

- Будучи нітратом, всередині тіла стає нітрит. Нітрит руйнує рівень кисню в крові і серцево-судинної системи.

Список літератури

  1. Day, R., & Underwood, A. Кількісна аналітична хімія (п'ята редакція). PEARSON Prentice Hall, p-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Отримано 23 березня 2018 року від MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Отримано 23 березня 2018 року з ResearchGate: researchgate.net
  4. Наукова лабораторія. Наукова лабораторія. Отримано 23 березня 2018 р. З Science Lab: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck, & Stanley. (2008). Хімія (восьмий вип.). p-321. CENGAGE Навчання.
  6. Вікіпедія. Вікіпедія. Отримано 22 березня 2018 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org
  7. Агірре, Джон Маурісіо, Гутьєррес, Адамо, і Гіральдо, Оскар. (2011). Простий шлях синтезу гідрокси солей міді. Журнал Бразильського хімічного товариства, 22(3), 546-551