- Proprietà fisiche e chimiche
- Configurazione elettronica
- Struttura chimica
- applicazioni
- rischi
- Riferimenti
Il nitrato di rame (II) o nitrato rameico , la formula chimica Cu (NO 3 ) 2 , è un sale inorganico blu-verde brillante e dai colori attraenti. È sintetizzato su scala industriale dalla decomposizione di minerali di rame, compresi i minerali gerhardite e rouaite.
Altri metodi più fattibili, in termini di materia prima e quantità desiderate di sale, consistono in reazioni dirette con rame metallico e suoi composti derivati. Quando il rame è a contatto con una soluzione concentrata di acido nitrico (HNO 3 ), si verifica una reazione redox.
In questa reazione, il rame viene ossidato e l'azoto viene ridotto secondo la seguente equazione chimica:
Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Il biossido di azoto (NO 2 ) è un gas bruno nocivo; la soluzione acquosa risultante è bluastra. Il rame può formare lo ione rameoso (Cu + ), lo ione rameico (Cu 2+ ) o lo ione meno comune Cu 3+ ; tuttavia, lo ione rameoso non è favorito nei mezzi acquosi da molti fattori elettronici, energetici e geometrici.
Il potenziale di riduzione standard per Cu + (0,52 V) è maggiore rispetto a Cu 2+ (0,34 V), il che significa che Cu + è più instabile e tende a guadagnare un elettrone per diventare Cu (s ). Questa misurazione elettrochimica spiega perché CuNO 3 non esiste come prodotto di reazione, o almeno in acqua.
Proprietà fisiche e chimiche
Il nitrato di rame è anidro (secco) o idratato con diverse proporzioni di acqua. L'anidride è un liquido blu, ma dopo essersi coordinato con le molecole d'acqua - in grado di formare legami idrogeno - cristallizza come Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O o Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Questi sono le tre forme di sale più disponibili sul mercato.
Il peso molecolare del sale secco è 187,6 g / mol, aggiungendo a questo valore 18 g / mol per ogni molecola di acqua incorporata nel sale. La sua densità è pari a 3,05 g / mL, e diminuisce per ogni molecola di acqua incorporata: 2,32 g / mL per il sale triidrato e 2,07 g / mL per il sale esaidrato. Non ha un punto di ebollizione, ma piuttosto sublima.
Tutte e tre le forme di nitrato di rame sono altamente solubili in acqua, ammoniaca, diossano ed etanolo. I loro punti di fusione diminuiscono quando un'altra molecola viene aggiunta alla sfera di coordinazione esterna del rame; la fusione è seguita dalla decomposizione termica del nitrato di rame, che produce i gas nocivi di NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
L'equazione chimica sopra è per il sale anidro; per i sali idrati, verrà prodotto anche vapore acqueo sul lato destro dell'equazione.
Configurazione elettronica
La configurazione elettronica per lo ione Cu 2+ è 3d 9 , che mostra il paramagnetismo (l'elettrone nell'orbitale 3d 9 è spaiato).
Poiché il rame è un metallo di transizione del quarto periodo della tavola periodica e avendo perso due dei suoi elettroni di valenza a causa dell'azione di HNO 3 , ha ancora gli orbitali 4s e 4p disponibili per formare legami covalenti. Inoltre, Cu 2+ può utilizzare due dei suoi orbitali 4d più esterni per coordinarsi con un massimo di sei molecole.
NO 3 - gli anioni sono piatti, e affinché Cu 2+ possa coordinarsi con essi deve avere un'ibridazione sp 3 d 2 che gli permetta di adottare una geometria ottaedrica; Questo impedisce l'NO 3 - anioni di "colpire" a vicenda.
Ciò si ottiene con Cu 2+ , posizionandoli su un piano quadrato l'uno intorno all'altro. La configurazione risultante per l'atomo di Cu all'interno del sale è: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Struttura chimica
Nell'immagine in alto, una molecola isolata di Cu (NO 3 ) 2 è rappresentata in fase gassosa. Gli atomi di ossigeno dell'anione nitrato si coordinano direttamente con il centro del rame (sfera di coordinazione interna), formando quattro legami Cu-O.
Ha una geometria molecolare del piano quadrato. Il piano è disegnato dalle sfere rosse ai vertici e dalla sfera di rame al centro. Le interazioni in fase gassosa sono molto deboli a causa delle repulsioni elettrostatiche tra NO 3 - gruppi .
Tuttavia, nella fase solida i centri di rame formano legami metallici –Cu - Cu–, creando catene di rame polimeriche.
Le molecole d'acqua possono formare legami idrogeno con NO 3 - gruppi , e questi offriranno legami idrogeno per altre molecole di acqua, e così via fino a creare una sfera acqua intorno Cu (NO 3 ) 2.
In questa sfera si possono avere da 1 a 6 vicini esterni; quindi il sale è facilmente idratato per generare i sali idrati tri ed esa.
Il sale è formato da uno ione Cu 2+ e due ioni NO 3 - , conferendogli una cristallinità caratteristica dei composti ionici (ortorombica per il sale anidro, romboedrica per i sali idrati). Tuttavia, i legami sono di natura più covalente.
applicazioni
Per gli affascinanti colori del nitrato di rame, questo sale trova impiego come additivo in ceramica, su superfici metalliche, in alcuni fuochi d'artificio e anche nell'industria tessile come mordente.
È una buona fonte di rame ionico per molte reazioni, specialmente quelle in cui catalizza reazioni organiche. Trova anche usi simili ad altri nitrati, sia come fungicida, erbicida o come conservante del legno.
Un altro dei suoi usi principali e più recenti è nella sintesi di catalizzatori CuO, o di materiali con qualità fotosensibili.
Viene anche utilizzato come reagente classico nei laboratori didattici per mostrare le reazioni all'interno delle celle voltaiche.
rischi
- È un agente fortemente ossidante, dannoso per l'ecosistema marino, irritante, tossico e corrosivo. È importante evitare ogni contatto fisico direttamente con il reagente.
- Non è infiammabile.
- Si decompone ad alte temperature liberando gas irritanti, incluso NO 2 .
- Nel corpo umano può causare danni cronici al sistema cardiovascolare e nervoso centrale.
- Può causare irritazione al tratto gastrointestinale.
- Essendo un nitrato, all'interno del corpo diventa nitrito. Il nitrito distrugge i livelli di ossigeno nel sangue e il sistema cardiovascolare.
Riferimenti
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5a ed.). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Estratto il 23 marzo 2018 da MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). Sportello di ricerca. Estratto il 23 marzo 2018 da ResearchGate: researchgate.net
- Science Lab. Science Lab. Estratto il 23 marzo 2018 da Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (ottavo ed.). p-321. CENGAGE Apprendimento.
- Wikipedia. Wikipedia. Estratto il 22 marzo 2018 da Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo e Giraldo, Oscar. (2011). Percorso semplice per la sintesi dei sali idrossilici di rame. Giornale della società chimica brasiliana, 22 (3), 546-551