El nitrat de coure (II) o nitrat cúpric, la fórmula química és Cu (NO 3) 2, és una sal inorgànica brillant i d'atractius colors blau-verdosos. És sintetitzada a escala industrial a partir de la descomposició de minerals de coure, entre ells els minerals gerhardita i rouaita.
Altres mètodes més factibles, en termes de matèria primera i quantitats desitjades de la sal, consisteixen en reaccions directes amb el coure metàl·lic i els seus compostos derivats. Quan el coure està en contacte amb una solució concentrada d'àcid nítric (HNO 3), ocorre una reacció redox.
En aquesta reacció el coure s'oxida i el nitrogen es redueix d'acord amb la següent equació química:
Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
El diòxid de nitrogen (NO 2) és un gas de color marró i nociu; la solució aquosa resultant és blavosa. El coure pot formar el ió cuprós (Cu +), l'ió cúpric (Cu 2+) o l'ió menys comú Cu 3+; però, el ió cuprós no està afavorit en mitjans aquosos per molts factors electrònics, energètics i geomètrics.
El potencial de reducció estàndard per al Cu + (0,52V) és més gran que per al Cu 2+ (0,34V), el que significa que el Cu + és més inestable i tendeix a guanyar un electró per convertir-se en Cu (s). Aquesta mesura electroquímica explica per què no existeix el encuny 3 com a producte de la reacció, o al menys en aigua.
Propietats físiques i químiques
El nitrat de coure es troba anhídrid (sec) o hidratat amb diferents proporcions d'aigua. L'anhídrid és un líquid de color blau, però després de coordinar-se amb molècules d'aigua -capaces de formar ponts d'hidrogen- cristal·litza com Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O o Cu (NO 3) 2 · 6H 2 O. Aquestes són les tres formes de la sal més disponibles al mercat.
El pes molecular per a la sal seca és 187,6 g / mol, sumant-li a aquest valor 18 g / mol per cada molècula d'aigua incorporada a la sal. La seva densitat és igual a 3,05 g / ml, i aquesta disminueix per cada molècula d'aigua incorporada: 2,32 g / ml per a la sal tri-hidratada, i 2,07 g / ml per a la sal hexa-hidratada. No té punt d'ebullició, sinó que sublima.
Les tres formes de l'nitrat de coure són altament solubles en aigua, amoníac, dioxà i etanol. Els seus punts de fusió descendeixen d'acord s'afegeix una altra molècula a l'esfera externa de coordinació de l'coure; la fusió és seguida de la descomposició tèrmica de l'nitrat de coure, produint-se els gasos nocius de NO 2:
2 Cu (NO 3) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
L'equació química de dalt és per a la sal anhídrida; per a les sals hidratades, es produirà a més vapor d'aigua en el costat dret de l'equació.
configuració electrònica
La configuració electrònica per al ió Cu 2+ és 3d setembre, presentant paramagnetisme (l'electró en l'orbital 3d setembre està desapareado).
Com el coure és un metall de transició de la cambra període de la taula periòdica, i a l'haver perdut dos dels seus electrons de valència per acció de l'HNO 3, té encara els orbitals 4s i 4p disponibles per formar enllaços covalents. Encara més, el Cu 2+ pot fer ús de dos dels seus orbitals 4d més externs per poder coordinar-fins amb sis molècules.
Els anions NO 3 - són plans, i perquè el Cu 2+ pugui coordinar-se amb ells ha de tenir una hibridació sp 3 d 2 que li permeti adoptar una geometria octaèdrica; això evita que els anions NO 3 - es "colpegen" entre ells.
Això ho aconsegueix el Cu 2+, situant-los en un plànol quadrat al voltant de si. La configuració resultant per a l'àtom de Cu dins de la sal és: 3d setembre 4s 2 4p juny.
estructura química
A la imatge superior està representada una molècula aïllada de Cu (NO 3) 2 en fase gasosa. Els àtoms d'oxigen de l'anió nitrat es coordinen directament amb el centre de coure (esfera de coordinació interna), formant quatre enllaços Cu-O.
Té una geometria molecular pla quadrat. El pla és dibuixat per les esferes vermelles en els vèrtexs i l'esfera de coure al centre. Les interaccions en fase gasosa són molt febles a causa de les repulsions electrostàtiques entre els grups NO 3 -.
No obstant això, en fase sòlida els centres de coure formen enllaços metàl·lics -Cu-Cu-, creant cadenes rogenques polimèriques.
Les molècules d'aigua poden formar ponts d'hidrogen amb els grups NO 3 -, i aquestes oferiran ponts hidrògens per altres molècules d'aigua, i així successivament fins a crear una esfera d'aigua al voltant de l'Cu (NO 3) 2.
En aquesta esfera pot tenir d'1 a 6 veïns externs; d'aquí que la sal s'hidrati fàcilment per generar les sals tri i hexa hidratades.
La sal és formada a partir d'un ió Cu 2+ i dos ions NO 3 -, atorgant-li una cristal·linitat característica dels compostos iònics (ortorrómbica per a la sal anhídrida, romboèdrica per les sals hidratades). No obstant això, els enllaços són de major caràcter covalent.
usos
Pels fascinants colors de l'nitrat de coure, aquesta sal troba ús com a additiu en les ceràmiques, a les superfícies metàl·liques, en alguns focs artificials i també en la indústria tèxtil com mordent.
És una bona font de coure iònic per a moltes reaccions, especialment aquelles en les que catalitza reaccions orgàniques. Igualment troba usos similars al d'altres nitrats, ja sigui com a fungicida, herbicida o com a conservant de la fusta.
Un altre dels seus principals i més nous usos és en la síntesi de catalitzadors de CuO, o de materials amb qualitats fotosensibles.
També és usat com reactiu clàssic en els laboratoris de docència per mostrar les reaccions dins de les cel·les voltaiques.
Riscos
- És un agent fortament oxidant, nociu per a l'ecosistema marí, irritant, tòxic i corrosiu. És important evitar tot contacte físic directament amb el reactiu.
- No és inflamable.
- Es descompon a altes temperatures alliberant gasos irritants, entre aquests el NO 2.
- En l'organisme humà pot causar danys crònics en els sistemes cardiovasculars i nerviós central.
- Pot causar irritacions en el tracte gastrointestinal.
- A l'tractar-se d'un nitrat, dins l'organisme es converteix en nitrit. El nitrit ocasiona estralls en els nivells d'oxigen a la sang i en el sistema cardiovascular.
referències
- Day, R., & Underwood, A. Química Analítica Quantitativa (cinquena ed.). PEARSON Prentice Hall, pàg-810.
- MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Recuperat el 23 de març de 2018, de MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Recuperat el 23 de març de 2018, de ResearchGate: researchgate.net
- Science Lab. Science Lab. Recuperat el 23 de març de 2018, de Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck, & Stanley. (2008). Química (vuitena ed.). p-321. Cengage Learning.
- Wikipedia. Wikipedia. Recuperat el 22 de març de 2018, de Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Maurici, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Oscar. (2011). Simple route for the synthesis of copper hydroxy salts. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22 (3), 546-551