Các nitrat đồng (II) hoặc nitrat cupric, công thức hóa học Cu (NO 3 ) 2 , là một sáng và màu sắc hấp dẫn màu xanh-màu xanh lá cây muối vô cơ. Nó được tổng hợp ở quy mô công nghiệp từ sự phân hủy của các khoáng chất đồng, bao gồm các khoáng chất gerhardite và rouaite.
Các phương pháp khác khả thi hơn, về nguyên liệu thô và lượng muối mong muốn, bao gồm các phản ứng trực tiếp với đồng kim loại và các hợp chất dẫn xuất của nó. Khi cho đồng tiếp xúc với dung dịch axit nitric đặc (HNO 3 ) thì xảy ra phản ứng oxi hóa khử.
Trong phản ứng này, đồng bị oxi hóa và nitơ bị khử theo phương trình hóa học sau:
Cu (s) + 4HNO 3 (đồng quy) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Nitrogen dioxide (NO 2 ) là một chất khí màu nâu có hại; dung dịch nước thu được có màu hơi xanh. Đồng có thể tạo thành ion cốc (Cu + ), ion cốc (Cu 2+ ), hoặc ion Cu 3+ ít phổ biến hơn ; tuy nhiên, ion cốc không được ưa chuộng trong môi trường nước bởi nhiều yếu tố điện tử, năng lượng và hình học.
Thế khử tiêu chuẩn của Cu + (0,52V) lớn hơn Cu 2+ (0,34V), có nghĩa là Cu + không bền hơn và có xu hướng nhận electron để trở thành Cu (s ). Phép đo điện hóa này giải thích tại sao CuNO 3 không tồn tại dưới dạng sản phẩm phản ứng, hoặc ít nhất là trong nước.
Các tính chất vật lý và hóa học
Đồng nitrat ở dạng khan (khô) hoặc ngậm nước với các tỷ lệ nước khác nhau. Anhydrit là chất lỏng màu xanh lam, nhưng sau khi phối hợp với các phân tử nước - có khả năng tạo liên kết hiđro - nó kết tinh thành Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O hoặc Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Đây là ba dạng muối hiện có trên thị trường.
Khối lượng phân tử của muối khô là 187,6 g / mol, thêm vào giá trị này 18 g / mol đối với mỗi phân tử nước tạo thành muối. Mật độ của nó bằng 3,05 g / mL, và nó giảm đối với mỗi phân tử nước được kết hợp: 2,32 g / mL đối với muối tri-hydrat và 2,07 g / mL đối với muối hexa ngậm nước. Nó không có điểm sôi, mà là thăng hoa.
Cả ba dạng nitrat đồng đều hòa tan nhiều trong nước, amoniac, dioxan và etanol. Điểm nóng chảy của chúng giảm xuống khi một phân tử khác được thêm vào quả cầu phối trí bên ngoài của đồng; phản ứng tổng hợp được tiếp theo bằng sự phân hủy nhiệt đồng nitrat, tạo ra khí độc NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Phương trình hóa học trên là của muối khan; đối với muối ngậm nước, hơi nước cũng sẽ được tạo ra ở bên phải của phương trình.
Cấu hình điện tử
Cấu hình electron của ion Cu 2+ là 3d 9 , thể hiện tính thuận từ (electron trong orbital 3d 9 là không ghép đôi).
Vì đồng là kim loại chuyển tiếp thuộc chu kỳ 4 của bảng tuần hoàn và bị mất hai electron hóa trị do tác dụng của HNO 3 nên đồng vẫn còn các obitan 4s và 4p để tạo liên kết cộng hóa trị. Hơn nữa, Cu 2+ có thể sử dụng hai trong số các obitan 4d ngoài cùng của nó để phối hợp với tối đa sáu phân tử.
NO 3 - anion là phẳng, và để Cu 2+ có thể phối hợp với chúng, nó phải có sự lai hóa sp 3 d 2 cho phép nó có dạng hình học bát diện; ngăn chặn này NO 3 - anion từ "chạm" nhau.
Điều này đạt được nhờ Cu 2+ , đặt chúng trong một mặt phẳng vuông xung quanh nhau. Cấu hình nguyên tử Cu trong muối tạo thành là: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Cấu tạo hóa học
Trong hình trên, một phân tử cô lập của Cu (NO 3 ) 2 được biểu diễn trong pha khí. Các nguyên tử oxy của anion nitrat phối hợp trực tiếp với tâm đồng (quả cầu phối trí bên trong), tạo thành bốn liên kết Cu - O.
Nó có dạng hình học phân tử mặt phẳng vuông. Mặt phẳng được vẽ bởi các quả cầu màu đỏ ở các đỉnh và quả cầu đồng chất ở tâm. Các tương tác trong giai đoạn khí rất yếu do sự repulsions tĩnh điện giữa NO 3 - nhóm .
Tuy nhiên, trong pha rắn, các tâm đồng hình thành liên kết kim loại –Cu – Cu–, tạo ra chuỗi đồng cao phân tử.
Các phân tử nước có thể hình thành liên kết hydro với NO 3 - nhóm , và điều này sẽ cung cấp các liên kết hydro cho các phân tử nước khác, và vân vân cho đến khi tạo ra một quả cầu nước xung quanh Cu (NO 3 ) 2.
Trong phạm vi này, bạn có thể có từ 1 đến 6 người hàng xóm bên ngoài; do đó muối dễ bị hydrat hóa để tạo ra các muối tri và hexa ngậm nước.
Muối được tạo thành từ một ion Cu 2+ và hai ion NO 3 - , tạo cho nó tính kết tinh đặc trưng của các hợp chất ion (trực thoi cho muối khan, hình thoi cho muối ngậm nước). Tuy nhiên, các liên kết có tính chất cộng hóa trị nhiều hơn.
Các ứng dụng
Do màu sắc hấp dẫn của nitrat đồng, muối này được sử dụng như một chất phụ gia trong gốm sứ, trên bề mặt kim loại, trong một số pháo hoa và cũng như trong ngành dệt may như một chất kết dính.
Nó là một nguồn ion đồng tốt cho nhiều phản ứng, đặc biệt là những phản ứng mà nó xúc tác cho các phản ứng hữu cơ. Nó cũng được sử dụng tương tự như các nitrat khác, như một chất diệt nấm, thuốc diệt cỏ hoặc như một chất bảo quản gỗ.
Một trong những ứng dụng chính và mới nhất của nó là trong việc tổng hợp chất xúc tác CuO, hoặc vật liệu có chất cảm quang.
Nó cũng được sử dụng như một thuốc thử cổ điển trong các phòng thí nghiệm giảng dạy để thể hiện các phản ứng bên trong tế bào điện áp.
Rủi ro
- Là chất oxy hóa mạnh, có hại cho hệ sinh thái biển, có tính kích ứng, độc hại và ăn mòn. Điều quan trọng là tránh tất cả các tiếp xúc vật lý trực tiếp với thuốc thử.
- Nó không dễ cháy.
- Nó bị phân hủy ở nhiệt độ cao giải phóng các khí khó chịu, bao gồm cả NO 2 .
- Trong cơ thể con người, nó có thể gây tổn thương mãn tính cho hệ thống tim mạch và thần kinh trung ương.
- Có thể gây kích ứng đường tiêu hóa.
- Là một nitrat, trong cơ thể nó sẽ trở thành nitrit. Nitrit tàn phá nồng độ oxy trong máu và hệ thống tim mạch.
Người giới thiệu
- Day, R., & Underwood, A. Hóa học phân tích định lượng (xuất bản lần thứ 5). PEARSON Prentice Hall, trang 810.
- Khoa học MEL. (2015-2017). Khoa học MEL. Được lấy vào ngày 23 tháng 3 năm 2018, từ MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). Cổng nghiên cứu. Được lấy vào ngày 23 tháng 3 năm 2018, từ ResearchGate: researchgate.net
- Phòng thí nghiệm Khoa học Phòng thí nghiệm Khoa học. Được lấy vào ngày 23 tháng 3 năm 2018, từ Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck và Stanley. (2008). Hóa học (xuất bản lần thứ tám). tr-321. CENGAGE Học tập.
- Wikipedia. Wikipedia. Được lấy vào ngày 22 tháng 3 năm 2018, từ Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo và Giraldo, Oscar. (2011). Con đường đơn giản để tổng hợp các muối đồng hydroxy. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Brazil, 22 (3), 546-551