Kopernitraat (Cu (NO3) 2) Structuur, eigenschappen, gebruik



de kopernitraat (II) of koper (II) nitraat, waarvan de chemische formule Cu (NO) is3)2, Het is een helder anorganisch zout en aantrekkelijke blauwgroene kleuren. Het wordt op industriële schaal gesynthetiseerd uit de ontbinding van koperertsen, waaronder de mineralen Gerhardite en Rouaite..

Andere meer haalbare methoden, in termen van grondstof en gewenste hoeveelheden zout, bestaan ​​uit directe reacties met metallisch koper en zijn derivaatverbindingen. Wanneer het koper in contact is met een geconcentreerde oplossing van salpeterzuur (HNO3), treedt er een redoxreactie op.

In deze reactie wordt koper geoxideerd en wordt stikstof gereduceerd volgens de volgende chemische vergelijking:

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

Stikstofdioxide (NO2) is een bruin en schadelijk gas; de resulterende waterige oplossing is blauwachtig. Koper kan het koperion vormen (Cu+), het koperion (Cu2+) of het minder gebruikelijke ion Cu3+; het cupro-ion wordt echter niet begunstigd in waterige media door vele elektronische, energetische en geometrische factoren.

Het standaard reductiepotentieel voor Cu+ (0.52V) is groter dan voor Cu2+ (0.34V), wat betekent dat de Cu+ het is meer onstabiel en neigt ertoe om een ​​elektron te verkrijgen om Cu (en) te worden. Deze elektrochemische maatregel verklaart waarom de CuNO niet bestaat3 als een product van de reactie, of tenminste in water.

index

  • 1 Fysische en chemische eigenschappen
    • 1.1 Elektronische configuratie
  • 2 Chemische structuur
  • 3 Gebruik
  • 4 Risico's
  • 5 Referenties

Fysische en chemische eigenschappen

Kopernitraat is anhydride (droog) of gehydrateerd met verschillende hoeveelheden water. Het anhydride is een blauwe vloeistof, maar na coördinatie met watermoleculen - in staat waterstofbindingen te vormen - kristalliseert het uit als Cu (NO)3)2· 3H2O of Cu (NO3)2· 6H2O. Dit zijn de drie meest beschikbare vormen van zout op de markt.

Het molecuulgewicht voor het droge zout is 187,6 g / mol, aan deze waarde 18 g / mol toe te voegen voor elk molecuul water opgenomen in het zout. De dichtheid is gelijk aan 3,05 g / mL, en deze neemt af voor elk molecuul opgenomen water: 2,32 g / mL voor het tri-gehydrateerde zout, en 2,07 g / mL voor het hexa-gehydrateerde zout. Het heeft geen kookpunt, maar sublimeert.

De drie vormen van kopernitraat zijn sterk oplosbaar in water, ammoniak, dioxaan en ethanol. De smeltpunten ervan dalen als een ander molecuul wordt toegevoegd aan de buitenste bol van de coördinatie van koper; de fusie wordt gevolgd door de thermische ontleding van het kopernitraat, waarbij de schadelijke gassen van NO worden geproduceerd2:

2 Cu (NO3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 NO2(g) + O2(G)

De chemische vergelijking hierboven is voor het watervrije zout; voor gehydrateerde zouten wordt ook aan de rechterzijde van de vergelijking stoom geproduceerd.

Elektronische configuratie

De elektronische configuratie voor het Cu-ion2+ is [Ar] 3d9, presentatie van paramagnetisme (het elektron in de 3d-orbitaal9 is ongepaired).

Omdat koper een overgangsmetaal is uit de vierde periode van het periodiek systeem en twee valentie-elektronen verloren heeft door de actie van de HNO3, het heeft nog steeds de 4s en 4p orbitalen beschikbaar om covalente obligaties te vormen. Sterker nog, de Cu2+ kan gebruik maken van twee van de buitenste 4d-orbitalen om maximaal zes moleculen te kunnen coördineren.

De anionen NIET3- zijn plat, en dus de Cu2+ kan coördineren met hen zou een sp-hybridisatie moeten hebben3d2 waarmee hij een octaëdrische geometrie kan aannemen; dit voorkomt dat de anionen NIET komen3- ze 'slaan' elkaar.

Dit wordt bereikt door de Cu2+, ze in een vierkant vlak om elkaar heen plaatsen. De resulterende configuratie voor het Cu-atoom in het zout is: [Ar] 3d94s24p6.

Chemische structuur

Een geïsoleerd molecuul van Cu (NO) wordt in het bovenste beeld weergegeven3)2 in gasfase. De zuurstofatomen van het nitraatanion coördineren direct met het kopercentrum (interne coördinatiesfeer) en vormen vier Cu-O-bindingen.

Het heeft een vierkante planaire moleculaire geometrie. Het vlak wordt getekend door de rode bollen op de hoekpunten en de koperen bol in het midden. Interacties in de gasfase zijn erg zwak door elektrostatische afstoting tussen NO-groepen3-.

In de vaste fase vormen de kopercentra echter metalen bindingen -Cu-Cu-, waarbij polymere koperketens worden gevormd.

Watermoleculen kunnen waterstofbruggen vormen met NO-groepen3-, en deze zullen waterstofbruggen bieden voor andere watermoleculen, enzovoort tot een watersfeer rondom de Cu wordt gecreëerd (NO3)2.

In deze sfeer kan het van 1 tot 6 externe buren hebben; vandaar wordt het zout gemakkelijk gehydrateerd om gehydrateerde tri en hexa zouten te genereren.

Het zout wordt gevormd uit een Cu-ion2+ en twee ionen NIET3-, waardoor het een karakteristieke kristalliniteit van ionische verbindingen krijgt (orthorhombisch voor watervrij zout, rhomboëdral voor gehydrateerde zouten). De links zijn echter meer covalent.

toepassingen

Voor de fascinerende kleuren van kopernitraat, vindt dit zout het gebruik als additief in keramiek, op metalen oppervlakken, in sommige vuurwerk en ook in de textielindustrie als bijtmiddel.

Het is een goede bron van ionisch koper voor vele reacties, vooral die waarbij het organische reacties katalyseert. Het vindt ook soortgelijke toepassingen als andere nitraten, als fungicide, herbicide of als houtconserveringsmiddel..

Een andere van zijn belangrijkste en meest innovatieve toepassingen is de synthese van CuO-katalysatoren of materialen met lichtgevoelige eigenschappen.

Het wordt ook gebruikt als een klassiek reagens in onderwijslaboratoria om de reacties in de voltaïsche cellen te tonen.

risico's

- Het is een sterk oxidatiemiddel, schadelijk voor het mariene ecosysteem, irriterend, giftig en bijtend. Het is belangrijk om al het fysieke contact rechtstreeks met het reagens te vermijden.

- Het is niet ontvlambaar.

- Het ontleedt bij hoge temperaturen en geeft irriterende gassen vrij, waaronder het NO2.

- In het menselijk lichaam kan chronische schade aan het cardiovasculaire en centrale zenuwstelsel veroorzaken.

- Kan irritatie veroorzaken in het maag-darmkanaal.

- Omdat het een nitraat is, wordt het lichaam nitriet. Nitriet veroorzaakt schade aan de zuurstofniveaus in het bloed en in het cardiovasculaire systeem.

referenties

  1. Day, R., & Underwood, A. Kwantitatieve analytische chemie (vijfde ed.). PEARSON Prentice Hall, p-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Opgehaald op 23 maart 2018, van MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGATE. Opgehaald op 23 maart 2018, van ResearchGate: researchgate.net
  4. Science Lab. Science Lab. Opgehaald op 23 maart 2018, van Science Lab: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck en Stanley. (2008). chemie (achtste editie). p-321. CENGAGE Leren.
  6. Wikipedia. Wikipedia. Opgehaald op 22 maart 2018, op Wikipedia: en.wikipedia.org
  7. Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Oscar. (2011). Eenvoudige route voor de synthese van koperhydroxidezouten. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22(3), 546-551