Dusičnan měďnatý (II), nebo dusičnan měďnatý, chemický vzorec Cu (NO 3) 2, je jasná a atraktivní barvy modrozelené anorganické soli. Je syntetizován v průmyslovém měřítku z rozkladu měděných minerálů, včetně minerálů gerhardit a rouait.
Další proveditelnější metody, pokud jde o surovinu a požadovaná množství soli, spočívají v přímých reakcích s kovovou mědí a jejími deriváty. Pokud je měď ve styku s koncentrovaným roztokem kyseliny dusičné (HNO 3), dochází k redoxní reakci.
V této reakci se měď oxiduje a dusík se redukuje podle následující chemické rovnice:
Cu (y) + 4HNO 3 (konc) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Oxid dusičitý (NO 2) je škodlivý hnědý plyn; výsledný vodný roztok je namodralý. Měď může tvořit měděný ion (Cu +), měďný ion (Cu 2+) nebo méně běžný iont Cu 3+; avšak měďný ion není ve vodném prostředí zvýhodňován mnoha elektronickými, energetickými a geometrickými faktory.
Standardní redukční potenciál pro Cu + (0,52V) je větší než pro Cu 2+ (0,34V), což znamená, že Cu + je nestabilnější a má tendenci získávat elektron, aby se stal Cu (s)). Toto elektrochemické měření vysvětluje, proč CuNO 3 neexistuje jako reakční produkt nebo alespoň ve vodě.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Dusičnan měďnatý je bezvodý (suchý) nebo hydratovaný v různých poměrech vody. Anhydrid je modrá kapalina, ale po koordinaci s molekulami vody - schopnými tvořit vodíkové vazby - krystalizuje jako Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O nebo Cu (NO 3) 2 · 6 H 2 O. tři formy soli, které jsou na trhu nejvíce dostupné.
Molekulová hmotnost suché soli je 187,6 g / mol, k této hodnotě se přidá 18 g / mol pro každou molekulu vody zabudovanou do soli. Jeho hustota se rovná 3,05 g / ml a pro každou včleněnou molekulu vody klesá: 2,32 g / ml pro trihydratovanou sůl a 2,07 g / ml pro hexa-hydratovanou sůl. Nemá bod varu, ale spíše sublimuje.
Všechny tři formy dusičnanu měďnatého jsou vysoce rozpustné ve vodě, amoniaku, dioxanu a ethanolu. Jejich teploty tání klesají, když je další molekula přidávána do vnější koordinační koule mědi; po fúzi následuje tepelný rozklad dusičnanu měďnatého za vzniku škodlivých plynů NO 2:
2 Cu (NO 3) 2 (s) => 2 CuO (y) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Výše uvedená chemická rovnice platí pro bezvodou sůl; pro hydratované soli bude vodní pára také produkována na pravé straně rovnice.
Elektronická konfigurace
Konfigurace elektronů pro ionty Cu 2+ je 3d 9, zobrazující paramagnetismus (elektron v orbitále 3d 9 je nepárový).
Protože měď je přechodný kov čtvrté periody periodické tabulky a poté, co ztratil dva své valenční elektrony v důsledku působení HNO 3, má stále k dispozici 4s a 4p orbitaly pro vytvoření kovalentních vazeb. Kromě toho může Cu 2+ využít dva ze svých nejvzdálenějších 4d orbitálů pro koordinaci s až šesti molekulami.
NO 3 - anionty jsou ploché, a pro Cu 2+, aby mohl spolupracovat s nimi musí mít sp 3 d 2 hybridizace, který umožňuje to, aby přijala octahedral geometrii; Tím se zabrání NO 3 - anionty z „bít“ každý jiný.
Toho je dosaženo pomocí Cu 2+, umístěním do čtvercové roviny kolem sebe. Výsledná konfigurace atomu Cu v soli: 3d 9 4s 2 4p 6.
Chemická struktura
Na horním obrázku je izolována molekula Cu (NO 3) 2 v plynné fázi. Atomy kyslíku dusičnanového aniontu koordinují přímo s měděným středem (vnitřní koordinační koule) a vytvářejí čtyři Cu - O vazby.
Má molekulární geometrii čtvercové roviny. Rovina je nakreslena červenou koulí na vrcholech a měděnou koulí ve středu. Interakce v plynné fázi jsou velmi slabé v důsledku elektrostatických repulsions mezi NO 3 - skupiny.
V pevné fázi však měděná centra vytvářejí kovové vazby –Cu - Cu–, čímž vytvářejí polymerní měděné řetězce.
Molekuly vody mohou tvořit vodíkové vazby s NO 3 - skupiny, a bude k dispozici pro jiné vodíkové vazby molekul vody, a tak dále až do vytvoření koule vody kolem Cu (NO 3) 2.
V této oblasti můžete mít 1 až 6 vnějších sousedů; proto se sůl snadno hydratuje za vzniku hydratovaných tri a hexa solí.
Sůl je vytvořen z jednoho Cu 2+ iontů a dvě NO 3 - ionty, což je charakteristický krystalinitu iontových sloučenin (kosočtverečné pro bezvodé soli, romboedrický pro hydratovaných solí). Vazby však mají kovalentnější povahu.
Aplikace
Díky fascinujícím barvám dusičnanu měďnatého tato sůl najde uplatnění jako aditivum v keramice, na kovových površích, v některých ohňostrojích a také v textilním průmyslu jako mořidlo.
Je dobrým zdrojem iontové mědi pro mnoho reakcí, zejména pro ty, ve kterých katalyzuje organické reakce. Nalezne také použití podobná jiným dusičnanům, buď jako fungicid, herbicid nebo jako prostředek na ochranu dřeva.
Další z jeho hlavních a nejnovějších použití je v syntéze katalyzátorů CuO nebo materiálů s fotocitlivými vlastnostmi.
To je také používáno jako klasické činidlo ve výuce laboratořích ukázat reakce uvnitř voltaic buňkách.
Rizika
- Je to silně oxidační činidlo, škodlivé pro mořský ekosystém, dráždivé, toxické a leptavé. Je důležité vyhnout se veškerému fyzickému kontaktu přímo s činidlem.
- Není hořlavý.
- Rozkládá se při vysokých teplotách a uvolňuje dráždivé plyny, včetně NO 2.
- V lidském těle může způsobit chronické poškození kardiovaskulárního a centrálního nervového systému.
- Může způsobit podráždění gastrointestinálního traktu.
- Jako dusičnan se v těle stává dusitanem. Dusitan způsobuje zmatek v hladinách kyslíku v krvi a kardiovaskulárním systému.
Reference
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitativní analytická chemie (5. vydání). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Citováno z 23. března 2018, z MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Citováno z 23. března 2018, z ResearchGate: researchgate.net
- Science Lab. Science Lab. Citováno z 23. března 2018, od Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (osmé vydání). p-321. CENGAGE Učení.
- Wikipedia. Wikipedia. Citováno z 22. března 2018, z Wikipedie: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo a Giraldo, Oscar. (2011). Jednoduchá cesta pro syntézu hydroxylových solí mědi. Journal of Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551