- Fizyczne i chemiczne właściwości
- Elektroniczna Konfiguracja
- Struktura chemiczna
- Aplikacje
- Ryzyka
- Bibliografia
Azotanu miedzi (II) lub azotan miedziowy, wzór chemiczny Cu (NO 3 ) 2 , jest jasne i atrakcyjne kolorów niebiesko-zielony nieorganiczną sól. Jest syntetyzowany na skalę przemysłową z rozkładu minerałów miedzi, w tym gerharditu i rouaitu.
Inne, bardziej wykonalne metody pod względem surowca i pożądanych ilości soli, obejmują bezpośrednie reakcje z metaliczną miedzią i jej pochodnymi. Gdy miedź styka się ze stężonym roztworem kwasu azotowego (HNO 3 ), zachodzi reakcja redoks.
W tej reakcji miedź jest utleniana, a azot jest redukowany zgodnie z następującym równaniem chemicznym:
Cu (s) + 4HNO 3 (stęż.) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Dwutlenek azotu (NO 2 ) jest szkodliwym gazem brunatnym; otrzymany wodny roztwór jest niebieskawy. Miedź może tworzyć jon miedziawy (Cu + ), jon miedziowy (Cu 2+ ) lub mniej powszechny jon Cu 3+ ; jednak jon miedziawy nie jest faworyzowany w środowisku wodnym przez wiele czynników elektronicznych, energetycznych i geometrycznych.
Standardowy potencjał redukcji dla Cu + (0,52 V) jest większy niż dla Cu 2+ (0,34 V), co oznacza, że Cu + jest bardziej niestabilny i ma tendencję do uzyskiwania elektronu, który staje się Cu (s ). Ten pomiar elektrochemiczny wyjaśnia, dlaczego CuNO 3 nie występuje jako produkt reakcji lub przynajmniej w wodzie.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Azotan miedzi jest bezwodny (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 · 3H 2 O lub Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Są to trzy formy soli najbardziej dostępne na rynku.
Masa cząsteczkowa suchej soli wynosi 187,6 g / mol, dodając do tej wartości 18 g / mol na każdą cząsteczkę wody włączonej do soli. Jego gęstość jest równa 3,05 g / ml i zmniejsza się dla każdej wprowadzonej cząsteczki wody: 2,32 g / ml dla soli trójwodnej i 2,07 g / ml dla soli heksahydrowanej. Nie ma punktu wrzenia, raczej sublimuje.
Wszystkie trzy formy azotanu miedzi są dobrze rozpuszczalne w wodzie, amoniaku, dioksanie i etanolu. Ich temperatury topnienia spadają, gdy kolejna cząsteczka jest dodawana do zewnętrznej sfery koordynacyjnej miedzi; Po stopieniu następuje termiczny rozkład azotanu miedzi, w wyniku czego powstają szkodliwe gazy NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Powyższe równanie chemiczne dotyczy bezwodnej soli; w przypadku soli uwodnionych para wodna będzie również wytwarzana po prawej stronie równania.
Elektroniczna Konfiguracja
Konfiguracja elektronowa jonu Cu 2+ to 3d 9 , wykazując paramagnetyzm (elektron na orbicie 3d 9 jest niesparowany).
Ponieważ miedź jest metalem przejściowym czwartego okresu układu okresowego i utraciła dwa ze swoich elektronów walencyjnych w wyniku działania HNO 3 , nadal ma dostępne orbitale 4s i 4p do tworzenia wiązań kowalencyjnych. Co więcej, Cu 2+ może wykorzystywać dwa ze swoich najbardziej zewnętrznych orbitali 4d do koordynacji z maksymalnie sześcioma cząsteczkami.
NO 3 - aniony są płaskie i aby Cu 2+ mógł się z nimi skoordynować, musi mieć hybrydyzację sp 3 d 2, która pozwala na przyjęcie oktaedrycznej geometrii; zapobiega to wzajemnemu „zderzaniu się” anionów NO 3 - .
Osiąga się to za pomocą Cu 2+ , umieszczając je w kwadratowej płaszczyźnie wokół siebie. Wynikowa konfiguracja atomu Cu w soli to: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Struktura chemiczna
Na górnym obrazku izolowana cząsteczka Cu (NO 3 ) 2 jest przedstawiona w fazie gazowej. Atomy tlenu anionu azotanowego koordynują się bezpośrednio z centrum miedzi (wewnętrzna sfera koordynacyjna), tworząc cztery wiązania Cu-O.
Ma kwadratową geometrię molekularną. Płaszczyzna jest rysowana przez czerwone kule na wierzchołkach i miedzianą kulę w środku. Wzajemne oddziaływania w fazie gazowej są słabe ze względu na odpychanie elektrostatyczne między NO 3 - grupy .
Jednak w fazie stałej centra miedzi tworzą wiązania metaliczne –Cu - Cu–, tworząc polimerowe łańcuchy miedziane.
Cząsteczki wody mogą tworzyć wiązania wodorowe z grupami NO 3 - , które będą oferować wiązania wodorowe dla innych cząsteczek wody, i tak dalej, aż do utworzenia sfery wodnej wokół Cu (NO 3 ) 2.
W tej sferze możesz mieć od 1 do 6 zewnętrznych sąsiadów; stąd sól jest łatwo uwodniona, aby wytworzyć uwodnione sole tri i heksa.
Sól powstaje z jednego jonu Cu 2+ i dwóch jonów NO 3 - , nadających jej charakterystyczną krystaliczność związków jonowych (rombowa dla soli bezwodnej, romboedryczna dla soli uwodnionych). Jednak wiązania mają bardziej kowalencyjny charakter.
Aplikacje
Ze względu na fascynujące kolory azotanu miedzi sól ta znajduje zastosowanie jako dodatek w ceramice, na powierzchniach metalowych, w niektórych fajerwerkach, a także w przemyśle tekstylnym jako zaprawa.
Jest dobrym źródłem miedzi jonowej dla wielu reakcji, zwłaszcza tych, w których katalizuje reakcje organiczne. Znajduje również zastosowania podobne do innych azotanów, jako fungicyd, herbicyd lub jako środek do konserwacji drewna.
Innym z jego głównych i najnowszych zastosowań jest synteza katalizatorów CuO lub materiałów o właściwościach światłoczułych.
Jest również używany jako klasyczny odczynnik w laboratoriach dydaktycznych do pokazywania reakcji w ogniwach galwanicznych.
Ryzyka
- Jest silnym utleniaczem, szkodliwym dla ekosystemu morskiego, drażniącym, toksycznym i żrącym. Ważne jest, aby unikać wszelkiego fizycznego kontaktu bezpośrednio z odczynnikiem.
- Nie jest palny.
- Rozkłada się w wysokich temperaturach wydzielając drażniące gazy, w tym NO 2 .
- W organizmie człowieka może powodować chroniczne uszkodzenia układu sercowo-naczyniowego i ośrodkowego układu nerwowego.
- Może powodować podrażnienie przewodu pokarmowego.
- Będąc azotanem, w organizmie staje się azotynem. Azotyny sieją spustoszenie w poziomie tlenu we krwi i układzie sercowo-naczyniowym.
Bibliografia
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (wyd. 5). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Pobrane 23 marca 2018 r. Z MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Pobrane 23 marca 2018 r. Z ResearchGate: researchgate.net
- Laboratorium naukowe Laboratorium naukowe. Pobrane 23 marca 2018 r. Z Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia (ósma edycja). p-321. CENGAGE Learning.
- Wikipedia. Wikipedia. Pobrane 22 marca 2018 z Wikipedii: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo i Giraldo, Oscar. (2011). Prosta droga syntezy hydroksy soli miedzi. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551