- Фізичні та хімічні властивості
- Електронна конфігурація
- Хімічна структура
- Програми
- Ризики
- Список літератури
Нітрат міді (II) , або нітрат міді, хімічна формула Cu (NO 3 ) 2 , є яскравою і привабливими кольорами синьо-зелений неорганічної солі. Він синтезується в промислових масштабах при розкладанні мінералів міді, включаючи мінерали герхарит і руаїт.
Інші більш здійсненні методи, що стосуються сировини та бажаної кількості солі, складаються з прямих реакцій з металевою міддю та її похідними сполуками. Коли мідь контактує з концентрованим розчином азотної кислоти (HNO 3 ), відбувається окислювально-відновна реакція.
У цій реакції мідь окислюється і азот відновлюється відповідно до наступного хімічного рівняння:
Cu (s) + 4HNO 3 (конц) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Двоокис азоту (NO 2 ) - шкідливий коричневий газ; отриманий водний розчин синюватий. Мідь може утворювати іон чадру (Cu + ), іон куприка (Cu 2+ ) або менш поширений іон Cu 3+ ; однак, іон купрозу не сприяє у водних середовищах багатьма електронними, енергетичними та геометричними факторами.
Стандартний потенціал відновлення для Cu + (0,52 В) більший, ніж для Cu 2+ (0,34 В), що означає, що Cu + є нестійкішим і, як правило, отримує електрон, щоб стати Cu (s ). Це електрохімічне вимірювання пояснює, чому CuNO 3 не існує як продукт реакції або, принаймні, у воді.
Фізичні та хімічні властивості
Нітрат міді є безводним (сухим) або гідратним з різними пропорціями води. Ангідрид - синя рідина, але після координації з молекулами води - здатної утворювати водневі зв’язки - він кристалізується як Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O або Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Це три форми солі, найбільш доступні на ринку.
Молекулярна маса сухої солі становить 187,6 г / моль, додаючи до цього значення 18 г / моль для кожної молекули води, що входить у сіль. Його щільність дорівнює 3,05 г / мл, і вона зменшується для кожної введеної молекули води: 2,32 г / мл для тригідратної солі та 2,07 г / мл для гексагідратованої солі. Він не має температури кипіння, а навпаки, підвищує.
Усі три форми нітрату міді добре розчиняються у воді, аміаку, діоксані та етанолі. Їх точки плавлення падають, коли інша молекула додається до зовнішньої координаційної сфери міді; з плавленням слідує термічне розкладання нітрату міді, утворюючи шкідливі гази NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Хімічне рівняння вище для безводної солі; для гідратних солей водяна пара також буде утворюватися з правого боку рівняння.
Електронна конфігурація
Конфігурація електронів для іона Cu 2+ становить 3д 9 , демонструючи парамагнетизм (електрон в орбіталі 3d 9 не має пар).
Оскільки мідь є перехідним металом четвертого періоду періодичної таблиці і втратила два своїх валентних електрона внаслідок дії HNO 3 , у неї все ще доступні орбіталі 4s та 4p для утворення ковалентних зв’язків. Крім того, Cu 2+ може використовувати дві найбільш віддалені 4d орбіталі для координації з до шести молекул.
NO 3 - аніони плоскі, і для того, щоб Cu 2+ міг координуватись з ними, він повинен мати sp 3 d 2 гібридизацію, що дозволяє йому приймати восьмигранну геометрію; це перешкоджає аніонам NO 3 - "удару" один про одного.
Цього досягають Cu 2+ , розміщуючи їх у квадратній площині навколо один одного. Отримана конфігурація для атома Cu всередині солі: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Хімічна структура
На верхньому зображенні в газовій фазі представлена ізольована молекула Cu (NO 3 ) 2 . Атоми кисню аніон нітрату координують безпосередньо з мідним центром (внутрішньою координаційною сферою), утворюючи чотири Cu-O зв’язки.
Він має молекулярну геометрію квадратної площини. Площина намальована червоними сферами у вершинах і мідною сферою в центрі. Взаємодія в газовій фазі дуже слабкі з - за електростатичного відштовхування між NO 3 - групи .
Однак у твердій фазі мідні центри утворюють металеві зв’язки —Cu - Cu–, створюючи полімерні мідні ланцюги.
Молекули води можуть утворювати водневі зв'язки з NO 3 - групи , і вони будуть пропонувати водневі зв'язку для інших молекул води, і так далі до створення води навколо сфери Cu (NO 3 ) 2.
У цій сфері ви можете мати від 1 до 6 зовнішніх сусідів; отже, сіль легко гідратується, утворюючи гідратні три- та гексагелі.
Сіль утворюється з одного іона Cu 2+ та двох NO 3 - іонів , надаючи їй кристалічність, характерну для іонних сполук (орторомбічна для безводної солі, ромбоедра для гідратованих солей). Однак зв’язки мають більш ковалентний характер.
Програми
Завдяки захоплюючим кольорам нітрату міді, ця сіль знаходить застосування як добавка в кераміці, на металевих поверхнях, у деяких феєрверках, а також у текстильній промисловості як мотузка.
Це хороше джерело іонної міді для багатьох реакцій, особливо тих, в яких вона каталізує органічні реакції. Він також знаходить застосування, подібне до інших нітратів, як фунгіцид, гербіцид або як консервант деревини.
Ще одне з основних та найновіших напрямків його використання - синтез каталізаторів CuO або матеріалів з фоточутливими якостями.
Він також використовується як класичний реагент у навчальних лабораторіях для демонстрації реакцій у вольтових клітинах.
Ризики
- Це сильно окислювач, шкідливий для морської екосистеми, подразник, токсичний та агресивний. Важливо уникати будь-якого фізичного контакту безпосередньо з реагентом.
- Це не горюче.
- Він розкладається при високій температурі, виділяючи дратівливі гази, включаючи NO 2 .
- В організмі людини це може спричинити хронічне ураження серцево-судинної та центральної нервової систем.
- Може викликати роздратування шлунково-кишкового тракту.
- Будучи нітратом, всередині організму він стає нітритом. Нітрити сприймають рівень кисню в крові та серцево-судинної системи.
Список літератури
- Day, R., & Underwood, A. Кількісна аналітична хімія (5-е видання). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Отримано 23 березня 2018 року з MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Отримано 23 березня 2018 року з ResearchGate: researchgate.net
- Наукова лабораторія. Отримано 23 березня 2018 року з Science Lab: sciencelab.com
- Віттен, Девіс, Пек та Стенлі. (2008). Хімія (восьмий ред.). р-321. CENGAGE Навчання.
- Вікіпедія. Вікіпедія. Отримано 22 березня 2018 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org
- Агірре, Джон Маурісіо, Гутьєррес, Адамо та Гіральдо, Оскар. (2011 р.). Простий шлях синтезу мідних солей гідрокси. Журнал Бразильського хімічного товариства, 22 (3), 546-551