Azotat de cupru (II) sau azotatul cupric, formula chimică Cu (NO 3 ) 2 , este o sare anorganică albastru-verde strălucitor și culori atractive. Este sintetizat la scară industrială din descompunerea mineralelor de cupru, incluzând mineralele gerhardite și rouaite.
Alte metode mai fezabile, în ceea ce privește materia primă și cantitățile dorite de sare, constau în reacții directe cu cupru metalic și compușii derivați ai acestuia. Când cuprul este în contact cu o soluție concentrată de acid azotic (HNO 3 ), apare o reacție redox.
În această reacție, cuprul este oxidat și azotul este redus conform următoarei ecuații chimice:
Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NU 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Dioxidul de azot (NO 2 ) este un gaz brun dăunător; soluția apoasă rezultată este albăstruie. Cuprul poate forma ionul cupros (Cu + ), ionul cupric (Cu 2+ ) sau ionul mai puțin comun Cu 3+ ; cu toate acestea, ionul cupros nu este favorizat în medii apoase de mulți factori electronici, energetici și geometrici.
Potențialul standard de reducere pentru Cu + (0,52 V) este mai mare decât pentru Cu 2+ (0,34 V), ceea ce înseamnă că Cu + este mai instabil și tinde să câștige un electron pentru a deveni Cu (s ). Această măsurare electrochimică explică de ce CuNO 3 nu există ca produs de reacție sau cel puțin în apă.
Proprietati fizice si chimice
Nitratul de cupru este anhidru (uscat) sau hidratat cu diferite proporții de apă. Anhidrida este un lichid albastru, dar după coordonarea cu moleculele de apă - capabile să formeze legături de hidrogen - se cristalizează sub formă de Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O sau Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Acestea sunt cele trei forme de sare cele mai disponibile pe piață.
Greutatea moleculară a sării uscate este de 187,6 g / mol, adăugând la această valoare 18 g / mol pentru fiecare moleculă de apă încorporată în sare. Densitatea sa este egală cu 3,05 g / ml, iar aceasta scade pentru fiecare moleculă de apă încorporată: 2,32 g / ml pentru sa tri-hidratată și 2,07 g / ml pentru sarea hidratată cu hexa. Nu are punct de fierbere, ci mai degrabă se sublimează.
Toate cele trei forme de azotat de cupru sunt foarte solubile în apă, amoniac, dioxan și etanol. Punctele lor de topire scad pe măsură ce o altă moleculă se adaugă la sfera de coordonare exterioară a cuprului; fuziunea este urmată de descompunerea termică a nitratului de cupru, producând gazele nocive ale NO 2 :
2 Cu (NU 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Ecuația chimică de mai sus este pentru sarea anhidră; pentru săruri hidratate, vaporii de apă vor fi, de asemenea, produși pe partea dreaptă a ecuației.
Configurație electronică
Configurația electronilor pentru ionul Cu 2+ este 3d 9 , afișând paramagnetism (electronul din orbitalul 3d 9 este nepereche).
Deoarece cuprul este un metal de tranziție din a patra perioadă a tabelului periodic și a pierdut doi dintre electronii săi de valență datorită acțiunii HNO 3 , acesta are încă orbitalele 4s și 4p disponibile pentru a forma legături covalente. Mai mult, Cu 2+ poate folosi două dintre orbitalele sale 4d cele mai exterioare pentru a coordona cu până la șase molecule.
NO 3 - anioni sunt plate, iar pentru Cu 2+ pentru a fi în măsură să coordoneze cu ei trebuie să aibă o sp 3 d 2 hibridizare care îi permite să adopte o geometrie octaedrala; acest lucru previne nr 3 - anioni de la „lovirea“ unul pe altul.
Acest lucru este obținut prin Cu 2+ , plasându-le într-un plan pătrat unul în jurul celuilalt. Configurația rezultată pentru atomul de Cu în sare este: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Structura chimică
În imaginea superioară, o moleculă izolată de Cu (NO 3 ) 2 este reprezentată în faza gazoasă. Atomii de oxigen ai anionului de azot se coordonează direct cu centrul de cupru (sfera de coordonare internă), formând patru legături Cu - O.
Are o geometrie moleculară în plan pătrat. Planul este desenat de sferele roșii la vârfuri și de sfera de cupru din centru. Interacțiunile în fază gazoasă sunt foarte slabe datorită repulsiile electrostatice dintre NO 3 - grupuri .
Cu toate acestea, în faza solidă, centrele de cupru formează legături metalice - Cu - Cu -, creând lanțuri de cupru polimerice.
Moleculele de apă se pot forma legături de hidrogen cu NO 3 - grupe , iar acestea vor oferi legaturi de hidrogen pentru alte molecule de apă, și așa mai departe până când crearea unei sfere de apă în jurul Cu (NO 3 ) 2.
În această sferă puteți avea de la 1 la 6 vecini externi; prin urmare, sarea este ușor hidratată pentru a genera sărurile hidratate tri și hexa.
Sarea este formată dintr-un ion Cu 2+ și doi ioni NO 3 - conferindu-i o cristalinitate caracteristică a compușilor ionici (ortorombici pentru sare anhidră, romboedrică pentru săruri hidratate). Cu toate acestea, legăturile au o natură mai covalentă.
Aplicații
Datorită culorilor fascinante ale nitratului de cupru, această sare găsește utilizarea ca aditiv în ceramică, pe suprafețe metalice, în unele artificii și, de asemenea, în industria textilă ca mordant.
Este o bună sursă de cupru ionic pentru multe reacții, în special pentru cele în care catalizează reacțiile organice. De asemenea, găsește utilizări similare cu alte nitrați, fie ca fungicid, erbicid sau ca conservant al lemnului.
O altă dintre principalele și cele mai noi utilizări ale sale este în sinteza catalizatorilor CuO sau a materialelor cu calități fotosensibile.
De asemenea, este utilizat ca reactiv clasic în laboratoarele de predare pentru a arăta reacțiile din celulele voltaice.
riscuri
- Este un agent puternic oxidant, dăunător ecosistemului marin, iritant, toxic și coroziv. Este important să evitați orice contact fizic direct cu reactivul.
- Nu este inflamabil.
- Se descompune la temperaturi ridicate, eliberând gaze iritante, inclusiv NO 2 .
- În corpul uman poate provoca leziuni cronice ale sistemului nervos cardiovascular și central.
- Poate provoca iritații ale tractului gastro-intestinal.
- Fiind nitrat, în interiorul corpului devine nitrit. Nitritul produce ravagii asupra nivelului de oxigen din sânge și al sistemului cardiovascular.
Referințe
- Day, R., & Underwood, A. Chimie analitică cantitativă (ediția a 5-a). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- Știința MEL. (2015-2017). Știința MEL. Preluat pe 23 martie 2018, de la MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Preluat pe 23 martie 2018, de la ResearchGate: researchgate.net
- Laborator de știință. Laborator de știință. Preluat pe 23 martie 2018, de la Laboratorul științific: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (ediția a opta). p-321. CENGAGE Învățare.
- Wikipedia. Wikipedia. Adus pe 22 martie 2018, de pe Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo și Giraldo, Oscar. (2011). Calea simplă pentru sinteza sărurilor hidroxi de cupru. Journal of Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551