Azotan miedzi (Cu (NO3) 2) Struktura, właściwości, zastosowania



The azotan miedzi (II) lub azotan miedzi, którego wzór chemiczny to Cu (NO)3)2, Jest to jasna sól nieorganiczna i atrakcyjne niebiesko-zielone kolory. Jest syntetyzowany na skalę przemysłową z rozkładu rud miedzi, w tym minerałów Gerhardite i Rouaite..

Inne bardziej wykonalne metody, w odniesieniu do surowca i pożądanych ilości soli, obejmują bezpośrednie reakcje z metaliczną miedzią i jej pochodnymi. Gdy miedź jest w kontakcie ze stężonym roztworem kwasu azotowego (HNO3), występuje reakcja redoks.

W tej reakcji miedź jest utleniana, a azot jest redukowany zgodnie z następującym równaniem chemicznym:

Cu (s) + 4HNO3(conc) => Cu (NO3)2(ac) + 2H2O (l) + 2NO2(g)

Dwutlenek azotu (NO2) jest brązowym i szkodliwym gazem; otrzymany wodny roztwór jest niebieskawy. Miedź może tworzyć jon miedzi (Cu+), jon miedzi (Cu2+) lub mniej wspólnego jonu Cu3+; jednak jon miedziawy nie jest preferowany w mediach wodnych przez wiele czynników elektronicznych, energetycznych i geometrycznych.

Standardowy potencjał redukcji Cu+ (0,52V) jest większe niż dla Cu2+ (0,34 V), co oznacza, że ​​Cu+ jest bardziej niestabilny i ma tendencję do uzyskiwania elektronu, aby stać się Cu (s). Ten środek elektrochemiczny wyjaśnia, dlaczego CuNO nie istnieje3 jako produkt reakcji lub przynajmniej w wodzie.

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 1.1 Konfiguracja elektroniczna
  • 2 Struktura chemiczna
  • 3 zastosowania
  • 4 Zagrożenia
  • 5 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Azotan miedzi znajduje się bezwodnik (suchy) lub uwodniony z różnymi proporcjami wody. Bezwodnik jest niebieską cieczą, ale po skoordynowaniu z cząsteczkami wody - zdolnymi do tworzenia wiązań wodorowych - krystalizuje jako Cu (NO)3)2· 3H2O lub Cu (NIE3)2· 6H2O. Są to trzy najbardziej dostępne formy soli na rynku.

Masa cząsteczkowa suchej soli wynosi 187,6 g / mol, dodając do tej wartości 18 g / mol dla każdej cząsteczki wody wprowadzonej do soli. Jego gęstość jest równa 3,05 g / ml, a to zmniejsza się dla każdej wprowadzonej cząsteczki wody: 2,32 g / ml dla soli trójwodnej i 2,07 g / ml dla soli uwodnionej heksa. Nie ma punktu wrzenia, ale sublimuje.

Trzy formy azotanu miedzi są wysoce rozpuszczalne w wodzie, amoniaku, dioksanie i etanolu. Jego temperatury topnienia spadają, gdy inna cząsteczka jest dodawana do zewnętrznej sfery koordynacji miedzianej; po syntezie następuje termiczny rozkład azotanu miedzi, wytwarzający szkodliwe gazy NO2:

2 Cu (NIE3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 NO2(g) + O2(g)

Powyższe równanie chemiczne dotyczy bezwodnej soli; w przypadku soli uwodnionych para będzie również wytwarzana po prawej stronie równania.

Konfiguracja elektroniczna

Konfiguracja elektroniczna dla jonów Cu2+ wynosi [Ar] 3d9, prezentujący paramagnetyzm (elektron w orbicie 3d9 jest niesparowany).

Ponieważ miedź jest metalem przejściowym czwartego okresu układu okresowego i straciła dwa elektrony walencyjne w wyniku działania HNO3, wciąż ma orbitale 4s i 4p, które mogą tworzyć wiązania kowalencyjne. Jeszcze więcej, Cu2+ może wykorzystać dwie z najbardziej zewnętrznych orbitali 4d, aby móc koordynować do sześciu cząsteczek.

Aniony NIE3- są płaskie, a więc Cu2+ może koordynować z nimi powinien mieć hybrydyzację sp3d2 to pozwala mu przyjąć geometrię oktaedryczną; zapobiega to anionom NIE3- „uderzają” się nawzajem.

Osiąga się to dzięki Cu2+, umieszczając je w kwadratowej płaszczyźnie wokół siebie. Uzyskana konfiguracja dla atomu Cu w soli wynosi: [Ar] 3d94s24p6.

Struktura chemiczna

Izolowana cząsteczka Cu (NO) jest reprezentowana na górnym obrazie3)2 w fazie gazowej. Atomy tlenu anionu azotanowego koordynują się bezpośrednio z centrum miedzi (wewnętrzna sfera koordynacyjna), tworząc cztery wiązania Cu-O.

Ma kwadratową planarną geometrię molekularną. Płaszczyzna jest rysowana przez czerwone kule na wierzchołkach i miedzianą kulę na środku. Oddziaływania fazy gazowej są bardzo słabe z powodu odpychania elektrostatycznego między grupami NO3-.

Jednak w fazie stałej centra miedzi tworzą wiązania metalowe -Cu-Cu-, tworząc polimerowe łańcuchy miedzi.

Cząsteczki wody mogą tworzyć wiązania wodorowe z grupami NO3-, i będą one oferować mostki wodorowe dla innych cząsteczek wody, i tak dalej, aż do utworzenia kuli wodnej wokół Cu (NIE3)2.

W tej sferze może mieć od 1 do 6 zewnętrznych sąsiadów; stąd sól łatwo uwadnia się, aby wytworzyć uwodnione sole tri i hexa.

Sól powstaje z jonu Cu2+ a dwa jony NIE3-, nadając mu charakterystyczną krystaliczność związków jonowych (rombowy dla bezwodnej soli, romboedryczny dla uwodnionych soli). Jednak linki są bardziej kowalencyjne.

Używa

Dla fascynujących kolorów azotanu miedzi sól ta znajduje zastosowanie jako dodatek w ceramice, na powierzchniach metalowych, w niektórych fajerwerkach, a także w przemyśle włókienniczym jako zaprawa murarska.

Jest dobrym źródłem miedzi jonowej dla wielu reakcji, zwłaszcza tych, w których katalizuje reakcje organiczne. Znajduje również zastosowanie podobne do innych azotanów, zarówno jako środek grzybobójczy, herbicyd lub jako środek konserwujący do drewna..

Innym z jego głównych i najbardziej innowacyjnych zastosowań jest synteza katalizatorów CuO lub materiałów o właściwościach światłoczułych.

Jest również stosowany jako klasyczny odczynnik w nauczaniu laboratoriów, aby pokazać reakcje wewnątrz komórek woltowych.

Ryzyko

- Jest to środek silnie utleniający, szkodliwy dla ekosystemu morskiego, drażniący, toksyczny i żrący. Ważne jest, aby unikać bezpośredniego kontaktu fizycznego z odczynnikiem.

- Nie jest łatwopalny.

- Rozkłada się w wysokich temperaturach, uwalniając drażniące gazy, wśród nich NO2.

- W organizmie człowieka może powodować przewlekłe uszkodzenia układu sercowo-naczyniowego i ośrodkowego układu nerwowego.

- Może powodować podrażnienie w przewodzie pokarmowym.

- Będąc azotanem, wewnątrz ciała staje się azotyn. Azotyn sieje spustoszenie na poziomie tlenu we krwi iw układzie sercowo-naczyniowym.

Referencje

  1. Dzień, R. i Underwood, A. Ilościowa chemia analityczna (piąte wydanie). PEARSON Prentice Hall, p-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Źródło: 23 marca 2018 r. Od MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Źródło: 23 marca 2018 r. Z ResearchGate: researchgate.net
  4. Laboratorium naukowe. Laboratorium naukowe. Źródło: 23 Lab 2018, Science Lab: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia (ósme wyd.). p-321. CENGAGE Learning.
  6. Wikipedia. Wikipedia. Pobrane 22 marca 2018 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org
  7. Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo i Giraldo, Oscar. (2011). Prosta droga do syntezy soli hydroksylowych miedzi. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22(3), 546-551