Bakar nitrat (II) ili bakrov nitrat, kemijska formula Cu (NO 3) 2, je svijetla i atraktivnih boja plavozelene anorganska sol. Sintetizira se na industrijskoj razini od raspada minerala bakra, uključujući minerale gerhardit i ruait.
Ostale izvodljive metode, u pogledu sirovina i željenih količina soli, sastoje se od izravnih reakcija s metalnim bakrom i njegovim derivatnim spojevima. Kad je bakar u kontaktu s koncentriranom otopinom dušične kiseline (HNO 3), dolazi do redoks reakcije.
U ovoj reakciji bakar se oksidira, a dušik se reducira prema sljedećoj kemijskoj jednadžbi:
Cu (s) + 4HNO 3 (konc) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Dušikov dioksid (NO 2) je štetni smeđi plin; dobivena vodena otopina je plavkasta. Bakar može tvoriti bakrov ion (Cu +), kurijski ion (Cu 2+) ili manje uobičajeni ion Cu 3+; međutim, čarobnom ionu ne pogoduju vodeni mediji mnogi elektronički, energetski i geometrijski faktori.
Standardni redukcijski potencijal za Cu + (0,52 V) je veći nego za Cu 2+ (0,34 V), što znači da je Cu + nestabilniji i ima tendenciju da dobije elektron da postane Cu (s). Ovo elektrokemijsko mjerenje objašnjava zašto CuNO 3 ne postoji kao produkt reakcije ili barem u vodi.
Fizička i kemijska svojstva
Bakarni nitrat je bezvodan (suh) ili hidratiziran s različitim udjelima vode. Anhidrid je plava tekućina, ali nakon koordinacije s molekulama vode - sposobna formirati vodikove veze - kristalizira kao Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O ili Cu (NO 3) 2 · 6H 2 O. To su tri oblika soli koja su najviše dostupna na tržištu.
Molekularna težina suhe soli je 187,6 g / mol, dodajući ovoj vrijednosti 18 g / mol za svaku molekulu vode koja je ugrađena u sol. Gustina mu je jednaka 3,05 g / ml, a smanjuje se za svaku ugrađenu molekulu vode: 2,32 g / ml za trihidriranu sol i 2,07 g / ml za heksahidriranu sol. Nema vrelište, već sublimira.
Sva tri oblika bakrenog nitrata su visoko topiva u vodi, amonijaku, dioksanu i etanolu. Njihove točke topljenja opadaju kako se u vanjsku koordinacijsku sferu bakra dodaje još jedna molekula; nakon fuzije slijedi termička razgradnja bakrenog nitrata, stvarajući štetne plinove NO 2:
2 Cu (NO 3) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Gore navedena kemijska jednadžba je za bezvodnu sol; za hidratizirane soli vodena para će se također proizvoditi na desnoj strani jednadžbe.
Elektronska konfiguracija
Konfiguracija elektrona za Cu 2+ ion je 3d 9, prikazuje paramagnetizam (elektron u 3d 9 orbitali nije spreman).
Budući da je bakar prijelazni metal četvrtog razdoblja periodičke tablice, a izgubio je dva svoja valentna elektrona uslijed djelovanja HNO 3, i dalje ima 4s i 4p orbitale na raspolaganju za formiranje kovalentnih veza. Nadalje, Cu 2+ može koristiti dvije svoje najudaljenije 4d orbitale za koordinaciju s do šest molekula.
NO 3 - anioni su ravni, a da bi Cu 2+ mogao koordinirati s njima mora imati sp 3 d 2 hibridizaciju koja mu omogućuje da usvoji oktaedarsku geometriju; Time se sprječava NO 3 - anioni iz „udaranje” jedni druge.
To postiže Cu 2+, smještajući ih u kvadratnu ravninu jedan oko drugoga. Rezultirajuća konfiguracija za Cu atom unutar soli je: 3d 9 4s 2 4p 6.
Kemijska struktura
Na gornjoj slici izolirana molekula Cu (NO 3) 2 predstavljena je u plinskoj fazi. Atomi kisika nitratnog aniona koordiniraju se izravno s bakrenim središtem (unutarnja koordinacijska sfera), tvoreći četiri Cu - O veze.
Ima molekularnu geometriju kvadratne ravni. Ravninu crtaju crvene sfere na vrhovima i bakrena kugla u sredini. Interakcije u plinskoj fazi su vrlo slabi zbog elektrostatskim repulsions između NO 3 - skupina.
Međutim, u čvrstoj fazi bakarni centri stvaraju metalne veze - Cu - Cu -, stvarajući polimerne bakrene lance.
Molekule vode mogu tvoriti vodikove veze s NO 3 - grupe, a to će ponuditi vodikove veze za druge molekule vode, i tako dalje sve do stvaranja vode oko kuglu Cu (NO 3) 2.
U ovoj sferi možete imati od 1 do 6 vanjskih susjeda; stoga se sol lako hidrira da bi se stvorile hidrirane tri i heksa soli.
Sol se formira od jednog Cu 2+ iona i dvije NO 3 - iona, čime je kristaliničnosti karakteristiku ionskih spojeva (ortorombski za bezvodnog sol, romboedarski za hidratiranih soli). Međutim, veze su više kovalentne prirode.
Prijave
Zbog fascinantnih boja bakrenog nitrata, ova se sol koristi kao dodatak u keramici, na metalnim površinama, u nekim vatrometima, kao iu tekstilnoj industriji.
Dobar je izvor ionskog bakra za mnoge reakcije, posebno one u kojima katalizira organske reakcije. Takođe pronalazi načine slične drugim nitratima, bilo kao fungicid, herbicid ili kao konzervans za drvo.
Druga njegova glavna i najnovija primjena je u sintezi CuO katalizatora, odnosno materijala sa fotoosjetljivim osobinama.
Također se koristi kao klasični reagens u nastavnim laboratorijima za prikazivanje reakcija unutar voltaičnih stanica.
rizici
- To je snažno oksidirajuće sredstvo, štetno za morski ekosustav, nadražujuće, otrovno i korozivno. Važno je izbjeći svaki fizički kontakt izravno s reagensom.
- Nije zapaljivo.
- Razlaže se pri visokim temperaturama ispuštajući iritantne plinove, uključujući NO 2.
- U ljudskom tijelu može uzrokovati kronično oštećenje kardiovaskularnog i centralnog živčanog sustava.
- Može izazvati iritaciju gastrointestinalnog trakta.
- Budući da je nitrat, unutar tijela postaje nitrit. Nitriti prožimaju razinu kisika u krvi i kardiovaskularni sustav.
Reference
- Day, R., i Underwood, A. Kvantitativna analitička kemija (5. izd.). Dvorana PEARSON Prentice, p-810.
- MEL znanost. (2015-2017). MEL znanost. Preuzeto 23. ožujka 2018. s MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Preuzeto 23. ožujka 2018. iz ResearchGate: researchgate.net
- Znanstveni laboratorij. Preuzeto 23. ožujka 2018. iz Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (osmo izdanje). p-321. CENGAGE Učenje.
- Wikipedia. Wikipedia. Preuzeto 22. ožujka 2018. s Wikipedije: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo i Giraldo, Oscar. (2011). Jednostavan put za sintezu bakrenih hidroksi soli. Časopis brazilskog kemijskog društva, 22 (3), 546-551