Dusičnan meďnatý (II), alebo dusičnan meďnatý, chemický vzorec Cu (NO 3 ) 2 , je jasná a atraktívne farby modrozelené anorganické soli. Je syntetizovaný v priemyselnom meradle z rozkladu minerálov medi, vrátane minerálov gerhardit a rouait.
Ďalšie uskutočniteľné metódy, pokiaľ ide o surovinu a požadované množstvá soli, pozostávajú z priamych reakcií s kovovou meďou a jej derivátovými zlúčeninami. Ak je meď v kontakte s koncentrovaným roztokom kyseliny dusičnej (HNO 3 ), dochádza k redoxnej reakcii.
V tejto reakcii sa meď oxiduje a dusík sa redukuje podľa nasledujúcej chemickej rovnice:
Cu (y) + 4HNO 3 (konc) => cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Oxid dusičitý (NO 2 ) je škodlivý hnedý plyn; výsledný vodný roztok je namodralý. Meď môže tvoriť meďný ión (Cu + ), meďný ión (Cu 2+ ) alebo menej bežný ión Cu 3+ ; medený ión však nie je vo vodných médiách zvýhodňovaný mnohými elektronickými, energetickými a geometrickými faktormi.
Štandardný redukčný potenciál pre Cu + (0,52V) je väčší ako pre Cu2 + (0,34V), čo znamená, že Cu + je viac nestabilný a má tendenciu získavať elektróny, aby sa stali Cu (s) ). Toto elektrochemické meranie vysvetľuje, prečo CuNO 3 neexistuje ako reakčný produkt alebo aspoň vo vode.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Dusičnan meďnatý je bezvodý (suchý) alebo hydratovaný s rôznymi pomermi vody. Anhydrid je modrá kvapalina, ale potom, čo koordinácia s molekulami vody -, ktoré sú schopné tvoriť vodíkové väzby - kryštalizuje ako Cu (NO 3 ) 2, · 3 H 2 O alebo Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Sú tri formy soli, ktoré sú na trhu najviac dostupné.
Molekulová hmotnosť suchej soli je 187,6 g / mol, k tejto hodnote sa pridá 18 g / mol pre každú molekulu vody zabudovanej do soli. Jeho hustota sa rovná 3,05 g / ml a znižuje sa pre každú zabudovanú molekulu vody: 2,32 g / ml pre trihydratovanú soľ a 2,07 g / ml pre hexa-hydratovanú soľ. Nemá teplotu varu, ale skôr sublimuje.
Všetky tri formy dusičnanu medi sú vysoko rozpustné vo vode, amoniaku, dioxáne a etanole. Ich teploty topenia klesajú, keď sa do vonkajšej koordinačnej sféry medi pridáva ďalšia molekula; po fúzii nasleduje tepelný rozklad dusičnanu meďnatého za vzniku škodlivých plynov NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (y) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Vyššie uvedená chemická rovnica platí pre bezvodú soľ; v prípade hydratovaných solí sa vodná para vytvára tiež na pravej strane rovnice.
Elektronická konfigurácia
Elektrónová konfigurácia pre ión Cu 2+ je 3d 9 , zobrazujúca paramagnetizmus (elektrón v orbitále 3d 9 je nepárovaný).
Pretože meď je prechodným kovom štvrtej periódy periodickej tabuľky a stratila dva svoje valenčné elektróny v dôsledku pôsobenia HNO 3 , stále má k dispozícii 4s a 4p orbitály na vytváranie kovalentných väzieb. Okrem toho môže Cu 2+ využívať dve zo svojich najvzdialenejších 4d orbitálov na koordináciu až so šiestimi molekulami.
NO 3 - anióny sú ploché, a pre Cu 2+, aby mohol spolupracovať s nimi musí mať sp 3 d 2 hybridizácie , ktorý umožňuje to, aby prijala octahedral geometriu; Tým sa zabráni NO 3 - anióny z "biť" každý iný.
To sa dosiahne pomocou Cu 2+ a umiestni sa do štvorcovej roviny okolo seba. Výsledná konfigurácia atómu Cu v soli: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Chemická štruktúra
V hornom obrázku, izolovaná molekula Cu (NO 3 ) 2 je znázornený v plynnej fáze. Atómy kyslíka dusičnanového aniónu sa koordinujú priamo s medeným centrom (vnútorná koordinačná sféra) a tvoria štyri väzby Cu - O.
Má molekulárnu geometriu štvorcovej roviny. Rovina je nakreslená červenými guľami na vrcholoch a medenou guľou v strede. Interakcie v plynnej fáze sú veľmi slabé v dôsledku elektrostatických repulsions medzi NO 3 - skupiny .
V pevnej fáze však medené centrá vytvárajú kovové väzby - Cu - Cu -, čím vytvárajú polymérne medené reťazce.
Molekuly vody môžu tvoriť vodíkové väzby s NO 3 - skupiny , a bude k dispozícii pre iné vodíkové väzby molekúl vody, a tak ďalej až do vytvorenia gule vody okolo Cu (NO 3 ) 2.
V tejto oblasti môžete mať 1 až 6 vonkajších susedov; soľ sa preto ľahko hydratuje za vzniku hydratovaných tri a hexa solí.
Soľ je vytvorený z jedného Cu 2+ iónov a dve NO 3 - ióny , čo je charakteristický kryštalinity iónových zlúčenín (kosoštvorcové pre bezvodé soli, romboedrický pre hydratovaných solí). Tieto väzby sú však svojou povahou kovalentnejšie.
aplikácia
Vďaka fascinujúcim farbám dusičnanu medi sa táto soľ nachádza ako prísada v keramike, na kovových povrchoch, v niektorých ohňostrojoch a tiež v textilnom priemysle ako moridlo.
Je dobrým zdrojom iónovej medi pre mnoho reakcií, najmä pre tie, pri ktorých katalyzuje organické reakcie. Tiež nájde použitie podobné iným dusičnanom, buď ako fungicíd, herbicíd alebo ako prostriedok na ochranu dreva.
Ďalším z jeho hlavných a najnovších použití je syntéza katalyzátorov CuO alebo materiálov s fotocitlivými vlastnosťami.
Používa sa tiež ako klasické činidlo vo výučbových laboratóriách na ukázanie reakcií vo voltických bunkách.
riziká
- Je to silne oxidačné činidlo, škodlivé pre morský ekosystém, dráždivé, toxické a leptavé. Je dôležité vyhnúť sa všetkým fyzickým kontaktom priamo s činidlom.
- Nie je horľavý.
- Rozkladá sa pri vysokých teplotách a uvoľňuje dráždivé plyny vrátane NO 2 .
- V ľudskom tele môže spôsobiť chronické poškodenie kardiovaskulárneho a centrálneho nervového systému.
- Môže spôsobiť podráždenie gastrointestinálneho traktu.
- Ako dusičnan sa v tele stáva dusitanom. Dusitan spôsobuje katastrofu v hladinách kyslíka v krvi a kardiovaskulárnom systéme.
Referencie
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitatívna analytická chémia (5. vydanie). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Získané 23. marca 2018 z MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Zdroj: 23. marca 2018, z ResearchGate: researchgate.net
- Science Lab. Zdroj: 23. marca 2018, od Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chémia (ôsme vydanie). p-321. CENGAGE Learning.
- Wikipedia. Wikipedia. Zdroj: 22. marca 2018, z Wikipédie: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo a Giraldo, Oscar. (2011). Jednoduchá cesta na syntézu hydroxylových solí medi. Journal of Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551