- Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Sähköinen kokoonpano
- Kemiallinen rakenne
- Sovellukset
- riskit
- Viitteet
Kupari nitraatti (II) tai kupari nitraatti, kemiallinen kaava Cu (NO 3) 2, on kirkas ja väristä sinivihreä epäorgaanista suolaa. Se syntetisoidaan teollisessa mittakaavassa kuparimineraalien hajoamisesta, mukaan lukien mineraalit gerhardiitti ja rouusiitti.
Muut toteutettavissa olevat menetelmät, raaka-aineiden ja suolalle haluttujen määrien suhteen, koostuvat suorista reaktioista metallisen kuparin ja sen johdannaisten kanssa. Kun kupari on kosketuksessa typpihapon (HNO 3) väkevöityyn liuokseen, tapahtuu redox-reaktio.
Tässä reaktiossa kupari hapetetaan ja typpi pelkistetään seuraavan kemiallisen yhtälön mukaan:
Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Typpidioksidi (NO 2) on haitallinen ruskea kaasu; saatu vesiliuos on sinertävä. Kupari voi muodostaa kupari-ionin (Cu +), kupari-ionin (Cu 2+) tai vähemmän yleisen ionin Cu 3+; monet elektroniset, energiset ja geometriset tekijät eivät kuitenkaan suosii vesipitoisessa väliaineessa olevaa kupari-ionia.
Vakiovähennyspotentiaali Cu +: lle (0,52 V) on suurempi kuin Cu 2+: lle (0,34 V), mikä tarkoittaa, että Cu + on epävakaampi ja pyrkii saavuttamaan elektronin muuttumaan Cu (s)). Tämä sähkökemiallinen mittaus selittää Cuno 3 ei ole olemassa yhtä reaktiotuotetta, tai ainakin veteen.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Kuprinitraatti on vedetön (kuiva) tai hydratoitu erilaisilla vesimäärillä. Anhydridi on sininen neste, mutta sen jälkeen kun se on koordinoitunut vesimolekyylien kanssa - kykeneviä muodostamaan vety sidoksia -, se kiteytyy Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O tai Cu (NO 3) 2 · 6H 2 O. Nämä ovat kolme suolamuotoa, joita markkinoilla on eniten saatavana.
Kuivan suolan molekyylipaino on 187,6 g / mol, lisäämällä tähän arvoon 18 g / mol kutakin suolaan sisällytettyä vesimolekyyliä kohti. Sen tiheys on yhtä suuri kuin 3,05 g / ml, ja se vähenee jokaiselle sisällytetyn vesimolekyylin suhteen: 2,32 g / ml trihydratoidulle suolalle ja 2,07 g / ml heksahydratoidulle suolalle. Sillä ei ole kiehumispistettä, vaan sublimoituu.
Kaikki kuparinitraatin kolme muotoa ovat hyvin liukoisia veteen, ammoniakkiin, dioksaaniin ja etanoliin. Niiden sulamispisteet putoavat, kun toinen molekyyli lisätään kuparin ulkoiseen koordinaatiopalloon; fuusio seuraa lämpöhajoamisen kupari nitraatti, tuottaa haitallisia kaasuja NO 2:
2 Cu (NO 3) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Yllä oleva kemiallinen yhtälö on vedettömälle suolalle; hydratoitujen suolojen tapauksessa vesihöyryä tuotetaan myös yhtälön oikealla puolella.
Sähköinen kokoonpano
Elektroni kokoonpano Cu 2 + ioni on 3d 9, näytetään paramagnetismi (elektroni 3d 9 kiertoradan on pariton).
Koska kupari on jaksotaulukon neljännen ajanjakson siirtymämetalli, ja koska se on menettänyt kaksi valenssielektronistaan HNO 3: n vaikutuksesta, sillä on silti käytettävissä 4s- ja 4p-kiertoradat kovalenttisten sidosten muodostamiseksi. Lisäksi Cu2 + voi käyttää kahta uloimmasta 4d-kiertoradaltaansa koordinoidakseen jopa kuuden molekyylin kanssa.
NO 3 - anionit ovat litteitä, ja jotta Cu 2+ pystyisi koordinoimaan niitä, sillä on oltava sp 3 d 2 -hybridisaatio, joka antaa sille mahdollisuuden oktaedrisen geometrian omaksumiseen; tämä estää NO 3 - anioneja "lyömästä" toisiinsa.
Tämä saavutetaan Cu 2+: lla asettamalla ne neliön tasoon toistensa ympärille. Saatu Cu-atomin konfiguraatio suolassa on: 3d 9 4s 2 4p 6.
Kemiallinen rakenne
Ylemmän kuvan, eristetty molekyyli Cu (NO 3) 2 edustaa kaasufaasissa. Nitraatti-anionin happiatomit koordinoivat suoraan kuparikeskuksen kanssa (sisäinen koordinaatiopallo) muodostaen neljä Cu - O-sidosta.
Sillä on neliömäinen molekyylin geometria. Tasoa piirtävät punaiset pallot kärjessä ja kuparipallo keskellä. Kaasufaasin vuorovaikutukset ovat erittäin heikkoja NO 3 - ryhmien välisten sähköstaattisten heikkouksien vuoksi.
Kiinteässä faasissa kuparikeskukset muodostavat kuitenkin metallisidoksia –Cu – Cu–, jolloin syntyy polymeerisiä kupariketjuja.
Vesimolekyylit voivat muodostaa vety sidoksia NO 3 - ryhmien kanssa, ja nämä tarjoavat vety sidoksia muille vesimolekyyleille, ja niin edelleen, kunnes vesipallon muodostuminen Cu (NO 3) 2: n ympärille muodostuu.
Tällä alalla sinulla voi olla 1 - 6 ulkoista naapuria; siten suola hydratoituu helposti hydratoitujen tri- ja heksa-suolojen muodostamiseksi.
Suola on muodostettu yhdestä Cu 2+ ioni ja kaksi NO 3 - ioneja, jolloin se kiteisyysominiasuuksista ionisia yhdisteitä (ortorombinen varten vedetön suola, romboedrinen ja hydratut suolat). Sidokset ovat kuitenkin luonteeltaan kovalenttisempia.
Sovellukset
Kuparinitraatin kiehtovien värien takia tätä suolaa voidaan käyttää lisäaineena keramiikassa, metallipinnoilla, joissakin ilotulitusvälineissä ja myös tekstiiliteollisuudessa peitteinä.
Se on hyvä ionisen kuparin lähde monille reaktioille, erityisesti niille, joissa se katalysoi orgaanisia reaktioita. Sillä on myös käyttötapoja, jotka ovat samanlaisia kuin muut nitraatit, joko sienitautina, rikkakasvien torjunta-aineena tai puunsuoja-aineena.
Toinen sen tärkeimmistä ja uusimmista käyttötarkoituksista on CuO-katalyyttien tai valoherkkien ominaisuuksien materiaalien synteesissä.
Sitä käytetään myös klassisena reagenssina laboratorioiden opetuksessa osoittamaan reaktioita voltaattisoluissa.
riskit
- Se on voimakkaasti hapettava aine, haitallinen meren ekosysteemille, ärsyttävä, myrkyllinen ja syövyttävä. On tärkeää välttää kaikkea fysikaalista kosketusta suoraan reagenssiin.
- Se ei ole syttyvää.
- Se hajoaa korkeissa lämpötiloissa vapauttaen ärsyttävien kaasujen, kuten NO 2.
- Ihmiskehossa se voi aiheuttaa kroonisia vaurioita sydän- ja verisuoni- ja keskushermostolle.
- Voi ärsyttää maha-suolikanavaa.
- Koska nitraatti, kehostaan se muuttuu nitriitiksi. Nitriitti rikkoo veren happea ja sydänjärjestelmää.
Viitteet
- Day, R., ja Underwood, A. Kvantitatiivinen analyyttinen kemia (5. painos). PEARSON Prentice Hall, s-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Haettu 23. maaliskuuta 2018, MEL Science: ltä: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Haettu 23. maaliskuuta 2018, ResearchGate: researchgate.net
- Tiede Lab. Tiede Lab. Haettu 23. maaliskuuta 2018, Science Lab: sciencelab.com-sivustolta
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (kahdeksas painos). p-321. CENGAGE -oppiminen.
- Wikipedia. Wikipedia. Haettu 22. maaliskuuta 2018, Wikipediasta: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo ja Giraldo, Oscar. (2011). Yksinkertainen reitti kuparihydroksisuolojen synteesille. Journal of Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546 - 551