- Fysiske og kjemiske egenskaper
- Elektronisk konfigurasjon
- Kjemisk struktur
- applikasjoner
- risiko
- referanser
Den kobbernitrat (II) eller kuprinitrat, den kjemiske formelen Cu (NO 3 ) 2 , er en klar og tiltalende farger blå-grønn uorganisk salt. Det syntetiseres i industriell skala fra nedbrytning av kobbermineraler, inkludert mineralene gerhardite og rouaite.
Andre mer gjennomførbare metoder, når det gjelder råstoff og ønskede mengder salt, består av direkte reaksjoner med metallisk kobber og dets derivater. Når kobber er i kontakt med en konsentrert salpetersyreoppløsning (HNO 3 ), oppstår en redoksreaksjon.
I denne reaksjonen oksideres kobber og nitrogen reduseres i henhold til følgende kjemiske ligning:
Cu (s) + 4HNO 3 (kons) => CU (NO 3 ) 2 (aq) + 2 H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Nitrogen dioxide (NO 2 ) er en skadelig brun gass; den resulterende vandige løsningen er blåaktig. Kobber kan danne kopper-ionet (Cu + ), det cupriske ionet (Cu 2+ ) eller det mindre vanlige ionet Cu 3+ ; Imidlertid foretrekkes ikke kopper-ionet i vandige medier av mange elektroniske, energiske og geometriske faktorer.
Standard reduksjonspotensialet for Cu + (0.52V) er større enn for Cu 2+ (0.34V), noe som betyr at Cu + er mer ustabil og har en tendens til å få et elektron til å bli Cu (s) ). Denne elektrokjemiske måling forklarer hvorfor CuNO 3 ikke eksisterer som et reaksjonsprodukt, eller i det minste i vann.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Kobbernitrat er vannfritt (tørt) eller hydrert med forskjellige proporsjoner vann. Anhydrid er en blå væske, men etter koordinering med vannmolekyler - i stand til å danne hydrogenbindinger - krystalliseres det som Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O eller Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Disse er de tre saltformene som er mest tilgjengelige på markedet.
Molekylvekten for tørt salt er 187,6 g / mol, og tilfører denne verdien 18 g / mol for hvert molekyl vann innlemmet i saltet. Densiteten er lik 3,05 g / ml, og denne reduseres for hvert inkorporerte vannmolekyl: 2,32 g / ml for det trihydrerte saltet og 2,07 g / ml for det heksa-hydratiserte saltet. Det har ikke et kokepunkt, men fremdeles sublimerer.
Alle tre former for kobbernitrat er svært løselig i vann, ammoniakk, dioksan og etanol. Smeltepunktene deres synker når et annet molekyl tilsettes den ytre koordinasjonsfære av kobber; fusjon etterfølges av termisk spaltning av kobbernitrat, og frembringer skadelige gasser av NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Den kjemiske ligningen ovenfor er for vannfri salt; for hydratiserte salter vil vanndamp også bli produsert på høyre side av ligningen.
Elektronisk konfigurasjon
Elektronkonfigurasjonen for Cu 2+ -ionet er 3d 9 , og viser paramagnetisme (elektronet i 3d 9- bane er uparret).
Siden kobber er et overgangsmetall fra den fjerde perioden i det periodiske systemet, og etter å ha mistet to av sine valenselektroner på grunn av virkningen av HNO 3 , har det fremdeles 4s og 4p orbitaler tilgjengelig for å danne kovalente bindinger. Videre kan Cu 2+ benytte seg av to av de ytterste 4d-bane for å koordinere med opptil seks molekyler.
NO 3 - anioner er flate, og for at Cu 2+ skal kunne koordinere seg med dem, må den ha en sp 3 d 2- hybridisering som gjør at den kan ta i bruk en oktaedrisk geometri; Dette forhindrer at NO 3 - anionene "treffer" hverandre.
Dette oppnås ved at Cu 2+ plasseres i et firkantet plan rundt hverandre. Den resulterende konfigurasjonen for Cu-atomet i saltet er: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Kjemisk struktur
I det øvre bildet er et isolert molekyl av Cu (NO 3 ) 2 representert i gassfasen. Oksygenatomer i nitratanionen koordinerer direkte med kobbersenteret (indre koordinasjonsfære) og danner fire Cu - O bindinger.
Den har en firkantet molekylær geometri. Flyet tegnes av de røde kulene i hjørnene og kobbersfæren i midten. Interaksjonene i gassfasen er veldig svake på grunn av de elektrostatiske frastøtningene mellom NO 3 - gruppene .
I den faste fasen danner imidlertid kobbersentrene metalliske bindinger –Cu - Cu– og skaper polymere kobberkjeder.
Vannmolekyler kan danne hydrogenbindinger med NO 3 - grupper , og disse vil tilby hydrogenbindinger for andre vannmolekyler, og så videre til det opprettes en vannsfære rundt Cu (NO 3 ) 2.
I denne sfæren kan du ha fra 1 til 6 eksterne naboer; følgelig blir saltet lett hydrert for å generere de hydratiserte tri- og heksasaltene.
Saltet dannes fra ett Cu 2+ ion og to NO 3 - ioner , noe som gir det en krystallinitet som er karakteristisk for ioniske forbindelser (orthorhombic for vannfri salt, rhombohedral for hydratiserte salter). Imidlertid er bindingene mer kovalente.
applikasjoner
På grunn av de fascinerende fargene på kobbernitrat, finner dette saltet bruk som tilsetningsstoff i keramikk, på metalloverflater, i noen fyrverkeri og også i tekstilindustrien som en mordant.
Det er en god kilde til ionisk kobber for mange reaksjoner, spesielt de som det katalyserer organiske reaksjoner. Den finner også bruksområder som ligner andre nitrater, enten som et soppmiddel, ugressmiddel eller som et trebeskyttelsesmiddel.
En annen av de viktigste og nyeste bruksområdene er i syntesen av CuO-katalysatorer, eller av materialer med lysfølsomme kvaliteter.
Det brukes også som et klassisk reagens i undervisningslaboratorier for å vise reaksjonene i voltaiske celler.
risiko
- Det er et sterkt oksidasjonsmiddel, skadelig for det marine økosystemet, irriterende, giftig og etsende. Det er viktig å unngå all fysisk kontakt direkte med reagenset.
- Det er ikke brannfarlig.
- Det brytes ned ved høye temperaturer og frigjør irriterende gasser, inkludert NO 2 .
- I menneskekroppen kan det føre til kronisk skade på hjerte- og sentralnervesystemet.
- Kan forårsake irritasjon i mage-tarmkanalen.
- Å være et nitrat, i kroppen blir det nitritt. Nitrite ødelegger oksygennivået i blodet og det kardiovaskulære systemet.
referanser
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5. utg.). PEARSON Prentice Hall, s-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Hentet 23. mars 2018, fra MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). Research. Hentet 23. mars 2018, fra ResearchGate: researchgate.net
- Science Lab. Science Lab. Hentet 23. mars 2018, fra Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck og Stanley. (2008). Kjemi (åttende utg.). p-321. CENGAGE Læring.
- Wikipedia. Wikipedia. Hentet 22. mars 2018, fra Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Oscar. (2011). Enkel vei for syntese av kobberhydroksysalter. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551