Νιτρικό χαλκό (Cu (NO3) 2) Δομή, ιδιότητες, χρήσεις



Το νιτρικό χαλκό (II) ή νιτρικού χαλκού, του οποίου ο χημικός τύπος είναι Cu (NO)3)2, Είναι ένα λαμπερό ανόργανο αλάτι και ελκυστικά μπλε-πράσινα χρώματα. Συντίθεται σε βιομηχανική κλίμακα από την αποσύνθεση των μεταλλευμάτων χαλκού, συμπεριλαμβανομένων των ορυκτών Gerhardite και Rouaite..

Άλλες περισσότερο εφικτές μέθοδοι, όσον αφορά την πρώτη ύλη και τις επιθυμητές ποσότητες αλατιού, συνίστανται σε άμεσες αντιδράσεις με μεταλλικό χαλκό και τις παράγωγες ενώσεις του. Όταν ο χαλκός έρχεται σε επαφή με ένα συμπυκνωμένο διάλυμα νιτρικού οξέος (HNO3), εμφανίζεται μια οξειδοαναγωγική αντίδραση.

Σε αυτήν την αντίδραση ο χαλκός οξειδώνεται και το άζωτο μειώνεται σύμφωνα με την ακόλουθη χημική εξίσωση:

Cu (s) + 4ΗΝΟ3(conc) => Cu (ΝΟ3)2(ac) + 2Η2O (1) + 2ΝΟ2(ζ)

Διοξείδιο του αζώτου (NO2) είναι ένα καφέ και επιβλαβές αέριο. το προκύπτον υδατικό διάλυμα είναι κυανό. Ο χαλκός μπορεί να σχηματίσει το ιόν χαλκού (Cu+), το ιόν της χαλκού (Cu2+) ή το λιγότερο κοινό ιόν Cu3+? Ωστόσο, το ιόν της χαλκού δεν ευνοείται σε υδατικά μέσα με πολλούς ηλεκτρονικούς, ενεργητικούς και γεωμετρικούς παράγοντες.

Η τυπική δυναμικό μείωσης για το Cu+ (0,52V) είναι μεγαλύτερο από το Cu2+ (0,34V), πράγμα που σημαίνει ότι το Cu+ είναι πιο ασταθής και τείνει να αποκτήσει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει Cu (s). Αυτό το ηλεκτροχημικό μέτρο εξηγεί γιατί το CuNO δεν υπάρχει3 ως προϊόν της αντίδρασης, ή τουλάχιστον σε νερό.

Ευρετήριο

  • 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
    • 1.1 Ηλεκτρονική διαμόρφωση
  • 2 Χημική δομή
  • 3 Χρήσεις
  • 4 Κίνδυνοι
  • 5 Αναφορές

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Ο νιτρικός χαλκός βρίσκεται ανυδρίτης (ξηρός) ή ενυδατωμένος με διαφορετικές αναλογίες νερού. Ο ανυδρίτης είναι ένα μπλε υγρό, αλλά μετά από συντονισμό με μόρια νερού - ικανά να σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου - κρυσταλλώνεται ως Cu (NO)3)2· 3Η2O ή Cu (NO3)2· 6Η2O. Αυτές είναι οι τρεις πιο διαθέσιμες μορφές άλατος στην αγορά.

Το μοριακό βάρος για το ξηρό άλας είναι 187,6 g / mol, προσθέτοντας σε αυτή την τιμή 18 g / mol για κάθε μόριο νερού ενσωματωμένο στο άλας. Η πυκνότητά του είναι ίση με 3,05 g / mL, και αυτό μειώνεται για κάθε μόριο ενσωματωμένου ύδατος: 2,32 g / mL για το τρι-ένυδρο άλας και 2,07 g / mL για το εξα-ένυδρο άλας. Δεν έχει σημείο βρασμού, αλλά εξουδετερώνει.

Οι τρεις μορφές νιτρικού χαλκού είναι ιδιαίτερα διαλυτές σε νερό, αμμωνία, διοξάνη και αιθανόλη. Τα σημεία τήξης του κατεβαίνουν καθώς ένα άλλο μόριο προστίθεται στην εξωτερική σφαίρα του συντονισμού του χαλκού. η σύντηξη ακολουθείται από τη θερμική αποσύνθεση του νιτρικού χαλκού, παράγοντας τα επιβλαβή αέρια NO2:

2 Cu (NO3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 ΝΟ2(g) + Ο2(ζ)

Η παραπάνω χημική εξίσωση αφορά το άνυδρο άλας. για τα ένυδρα άλατα, ο ατμός θα παράγεται επίσης στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση για το ιόν Cu2+ είναι [Ar] 3d9, παρουσιάζοντας παραμαγνητισμό (το ηλεκτρόνιο στο 3ο τροχιακό9 είναι μη ζευγαρωμένο).

Δεδομένου ότι ο χαλκός είναι μεταβατικό μέταλλο της τέταρτης περιόδου του περιοδικού πίνακα και έχοντας χάσει δύο από τα ηλεκτρόνια του σθένους από τη δράση του HNO3, εξακολουθεί να έχει διαθέσιμα τα 4s και 4p τροχιακά για να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς. Ακόμη περισσότερο, το Cu2+ μπορούν να χρησιμοποιήσουν δύο από τα εξωτε- ρικά 4d τροχιακά της για να είναι σε θέση να συντονίσουν έως και έξι μόρια.

Τα ανιόντα ΜΗΝ3- είναι επίπεδη, και έτσι το Cu2+ μπορεί να συντονίσει μαζί τους θα πρέπει να έχει μια υβ υβριδοποίηση3δ2 που του επιτρέπει να υιοθετήσει μια οκταεδρική γεωμετρία. αυτό εμποδίζει τα ανιόντα από ΔΕΝ3- "χτύπησαν" ο ένας τον άλλον.

Αυτό επιτυγχάνεται με το Cu2+, τοποθετώντας τα σε ένα τετράγωνο επίπεδο γύρω από το άλλο. Η προκύπτουσα διαμόρφωση για το άτομο Cu στο άλας είναι: [Ar] 3d94s24ρ6.

Χημική δομή

Ένα απομονωμένο μόριο Cu (NO) αναπαρίσταται στην άνω εικόνα3)2 σε αέρια φάση. Τα άτομα οξυγόνου του νιτρικού ανιόντος συντονίζονται απευθείας με το κέντρο του χαλκού (εσωτερική σφαίρα συντονισμού), σχηματίζοντας τέσσερις δεσμούς Cu-O.

Έχει μια τετράγωνη επίπεδη μοριακή γεωμετρία. Το επίπεδο τραβιέται από τις κόκκινες σφαίρες στις κορυφές και τη σφαίρα χαλκού στο κέντρο. Οι αλληλεπιδράσεις αέριας φάσης είναι πολύ αδύναμες λόγω ηλεκτροστατικής απώθησης μεταξύ ομάδων ΝΟ3-.

Ωστόσο, στη στερεά φάση τα κέντρα του χαλκού σχηματίζουν μεταλλικούς δεσμούς -Cu-Cu-, δημιουργώντας πολυμερικές αλυσίδες χαλκού.

Τα μόρια νερού μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με ομάδες ΝΟ3-, και αυτά θα προσφέρουν υδρογόνο γέφυρες για άλλα μόρια νερού, και ούτω καθεξής μέχρι να δημιουργηθεί μια σφαίρα νερού γύρω από το Cu (NO3)2.

Στον τομέα αυτό μπορεί να έχει από 1 έως 6 εξωτερικούς γείτονες. επομένως το άλας είναι εύκολα ενυδατωμένο για να παράγει ενυδατωμένα άλατα tri και hexa.

Το άλας σχηματίζεται από ένα ιόν Cu2+ και δύο ιόντα ΜΗΝ3-, δίνοντάς του μια χαρακτηριστική κρυσταλλικότητα των ιοντικών ενώσεων (ορθορομβικό για άνυδρο άλας, ρομβοεδρικό για ενυδατωμένα άλατα). Ωστόσο, οι δεσμοί είναι πιο ομοιοπολικοί.

Χρησιμοποιεί

Για τα συναρπαστικά χρώματα του νιτρικού χαλκού, αυτό το αλάτι βρίσκει χρήση ως πρόσθετο σε κεραμικά, σε μεταλλικές επιφάνειες, σε ορισμένα πυροτεχνήματα αλλά και στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας ως παράγοντα ρύπανσης.

Είναι μια καλή πηγή ιονικού χαλκού για πολλές αντιδράσεις, ειδικά εκείνες στις οποίες καταλύει οργανικές αντιδράσεις. Επίσης, βρίσκει χρήσεις παρόμοιες με άλλες νιτρικές ενώσεις, είτε ως μυκητοκτόνα, ζιζανιοκτόνα είτε ως συντηρητικά ξύλου..

Μια άλλη από τις κύριες και πιο καινοτόμες χρήσεις της είναι στη σύνθεση καταλυτών CuO ή υλικών με φωτοευαίσθητες ιδιότητες.

Χρησιμοποιείται επίσης ως κλασικό αντιδραστήριο στα εργαστήρια διδασκαλίας για να δείξει τις αντιδράσεις μέσα στα βολταϊκά κύτταρα.

Κίνδυνοι

- Είναι ένας ισχυρός παράγοντας οξείδωσης, επιβλαβής για το θαλάσσιο οικοσύστημα, ερεθιστικό, τοξικό και διαβρωτικό. Είναι σημαντικό να αποφύγετε κάθε φυσική επαφή απευθείας με το αντιδραστήριο.

- Δεν είναι εύφλεκτο.

- Διασπάται σε υψηλές θερμοκρασίες απελευθερώνοντας ερεθιστικά αέρια, μεταξύ των οποίων το ΝΟ2.

- Στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να προκαλέσει χρόνιες βλάβες στο καρδιαγγειακό και στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

- Μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό στο γαστρεντερικό σωλήνα.

- Όντας ένα νιτρικό άλας, μέσα στο σώμα γίνεται νιτρίτης. Τα νιτρώδη βλάπτουν τα επίπεδα οξυγόνου στο αίμα και στο καρδιαγγειακό σύστημα.

Αναφορές

  1. Ημέρα, R., & Underwood, Α. Ποσοτική Αναλυτική Χημεία (πέμπτη έκδοση). PEARSON Prentice Hall, ρ-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Ανακτήθηκε στις 23 Μαρτίου 2018, από την MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Ανακτήθηκε στις 23 Μαρτίου 2018, από την ResearchGate: researchgate.net
  4. Science Lab. Science Lab. Ανακτήθηκε στις 23 Μαρτίου 2018 από το Science Lab: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Χημεία (όγδοη έκδ.). ρ-321. CENGAGE Μάθηση.
  6. Wikipedia. Wikipedia. Ανακτήθηκε στις 22 Μαρτίου 2018, από τη Βικιπαίδεια: en.wikipedia.org
  7. Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Όσκαρ. (2011). Απλή οδός για τη σύνθεση υδροξυ-αλάτων χαλκού. Εφημερίδα της βραζιλιάνικης χημικής κοινωνίας, 22(3), 546-551