חנק הנחושת (II) או חנק Cupric, הנוסחה הכימית Cu (NO 3 ) 2 , הוא בהיר וצבעים אטרקטיווי כחול-ירוק מלח אורגני. זה מסונתז בקנה מידה תעשייתי מפירוק של מינרלים נחושת, כולל המינרלים גררהיט ורואיט.
שיטות אחרות אפשריות יותר, מבחינת חומר הגלם וכמויות רצויות של המלח, מורכבות מתגובות ישירות עם נחושת מתכתית ותרכובות הנגזרות שלה. כאשר הנחושת נמצאת במגע עם תמיסה מרוכזת של חומצה חנקתית (HNO 3 ), מתרחשת תגובת רדוקס.
בתגובה זו נחושת מחמצנת וחנקן מצטמצם בהתאם למשוואה הכימית הבאה:
Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
חנקן דו חמצני (NO 2 ) הוא גז חום מזיק; הפיתרון המימי שנוצר הוא כחלחל. נחושת יכולה ליצור את היון הקופרסי (Cu + ), את היון הקופרי (Cu 2+ ), או את היון הפחות נפוץ Cu 3+ ; עם זאת, היון הקופרסי אינו מועדף בתקשורת מימית על ידי גורמים אלקטרוניים, אנרגטיים וגיאומטריים רבים.
פוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי עבור Cu + (0.52V) גדול יותר מאשר עבור Cu 2+ (0.34V), מה שאומר ש- Cu + אינו יציב יותר ונוטה להשיג אלקטרונים להפוך ל- Cu (s) ). מדידה אלקטרוכימית זו מסבירה מדוע CuNO 3 אינו קיים כתוצר תגובה, או לפחות במים.
תכונות פיזיקליות וכימיות
חנקן נחושת הוא מים נטול מים (יבש) או מתייבש בפרופורציות שונות של מים. אנהידריד הוא נוזל כחול, אך לאחר תיאום עם מולקולות מים - המסוגל ליצור קשרי מימן - הוא מתגבש כ- Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O או Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. אלה הם שלוש צורות המלח הזמינות ביותר בשוק.
המשקל המולקולרי למלח יבש הוא 187.6 גרם / מול, מה שמוסיף לערך זה 18 גרם / מול לכל מולקולת מים המשולבת במלח. הצפיפות שלו שווה ל 3.05 גר '/ מ"ל, והיא יורדת עבור כל מולקולת מים המשולבת: 2.32 גרם / מ"ל למלח המשולש, ו- 2.07 גר' / מ"ל למלח מיובש הקסה. אין לו נקודת רתיחה, אלא סובלימציה.
כל שלוש צורות החנקן הנחושת מסיסות מאוד במים, אמוניה, דיוקסנה ואתנול. נקודות ההיתוך שלהם צונחות ככל שמוסיפה מולקולה אחרת לתחום הקואורדינציה החיצוני של הנחושת; אחרי ההיתוך ואחריה פירוק תרמי של חנקן נחושת, המייצר את הגזים הרעילים של NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
המשוואה הכימית שלמעלה מיועדת למלח נטול המים; עבור מלחים מיובשים, אדי מים יופקו גם בצד ימין של המשוואה.
תצורה אלקטרונית
תצורת האלקטרונים עבור יון Cu 2+ הוא 3d 9 , ומציג פרמגנטיות (האלקטרון במסלול 3d 9 אינו מותאם).
מכיוון שנחושת היא מתכת מעבר של התקופה הרביעית בטבלה המחזורית, ואיבדה שניים מאלקטרונים הערכיים שלה בגלל הפעולה של HNO 3 , עדיין יש לה את המעגלים 4s ו- 4p העומדים לרשותם ליצירת קשרים קוולנטיים. יתר על כן, Cu 2+ יכול לעשות שימוש בשניים מהאורביטלים ה- 4d החיצוניים ביותר שלו כדי לתאם עם עד שש מולקולות.
NO 3 - האונים הם שטוחים, וכדי ש- Cu 2+ יוכלו לתאם איתם עליו להיות הכלאה Sp 3 d 2 המאפשרת לו לאמץ גיאומטריה אוקטאהדרלית; מונע זה NO 3 - אניונים מ "להכות" אחד את השני.
זה מושג על ידי Cu 2+ , הצבתם במטוס מרובע זה סביב זה. התצורה המתקבלת לאטום Cu בתוך המלח היא: 3d 9 4s 2 4p 6 .
מבנה כימי
בתמונה העליונה, מולקולה מבודדת של Cu (NO 3 ) 2 מיוצגת בשלב הגז. אטומי החמצן של אניון החנקה מתואמים ישירות עם מרכז הנחושת (כדור הקואורדינציה הפנימית) ויוצרים ארבעה קשרי Cu - O.
יש לו גיאומטריה מולקולרית מישורית. המטוס נמשך על ידי הכדורים האדומים בקודקודים וכדור הנחושת במרכז. האינטראקציות של הגז בשלב חלשות מאוד בשל repulsions אלקטרוסטטית בין NO 3 - קבוצות .
עם זאת, בשלב המוצק מרכזי הנחושת יוצרים קשרים מתכתיים - Cu - Cu - ויוצרים שרשראות נחושת פולימריות.
מולקולות מים יכולות ליצור קשרי מימן עם NO 3 - קבוצות , ואלה יציעו קשרי מימן עבור מולקולות מים אחרות, וכן הלאה עד ליצירת כדור מים סביב Cu (NO 3 ) 2.
בתחום זה אתה יכול להיות בין 1 ל 6 שכנים חיצוניים; מכאן שהמלח מתייבש בקלות ליצירת מלחי הטרי וההקסה המיובשים.
המלח נוצר מאחד Cu 2+ יון ושני NO 3 - יונים , זה נותן מאפיין crystallinity של תרכובות יוניות (אורתורומבי עבור מלח נטול מים, rhombohedral עבור מלחים hydrated). עם זאת, הקשרים הם יותר קוולנטיים באופיים.
יישומים
בגלל הצבעים המרתקים של חנקה נחושת, מלח זה מוצא שימוש כתוסף בקרמיקה, על משטחי מתכת, בכמה זיקוקים וגם בתעשיית הטקסטיל כמורדנט.
זהו מקור טוב לנחושת יונית לתגובות רבות, במיוחד לאלו בהן הוא מזרז תגובות אורגניות. הוא מוצא גם שימושים הדומים לחנקות אחרות, כחומר קוטלי פטריות, כקוטל עשבים או כחומר משמר עצים.
אחד השימושים העיקריים והחדשים ביותר שלה הוא בסינתזה של זרזים של CuO, או מחומרים בעלי תכונות רגישות לאור.
הוא משמש גם ככתב מגיב קלאסי בהוראת מעבדות כדי להציג את התגובות בתוך תאים וולטיים.
סיכונים
- זהו חומר מחמצן חזק, מזיק למערכת האקולוגית הימית, מרגיז, רעיל ומאכל. חשוב להימנע מכל מגע פיזי ישירות עם המגיב.
- זה לא דליק.
- הוא מתפרק בטמפרטורות גבוהות ומשחרר גזים מרגיזים, כולל NO 2 .
- בגוף האדם זה יכול לגרום נזק כרוני למערכת העצבים הלב וכלי הדם והמרכז.
- עלול לגרום לגירוי בדרכי העיכול.
בהיותו חנקה, בתוך הגוף הוא הופך לניטריט. ניטריט גורם להרס של רמות החמצן בדם ומערכת הלב וכלי הדם.
הפניות
- Day, R., & Underwood, A. כימיה אנליטית כמותית (מהדורה חמישית). פרסון הול פרנטיס, עמ '810.
- מדע MEL. (2015-2017). מדע MEL. הוחזר ב- 23 במרץ 2018 מ- MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). שער מחקר. הוחזר ב- 23 במרץ 2018 מ- ResearchGate: researchgate.net
- מעבדת מדע. הוחזר ב- 23 במרץ 2018, ממעבדת המדע: sciencelab.com
- ויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כימיה (מהדורה שמינית). עמ '321. לימוד CENGAGE.
- ויקיפדיה. ויקיפדיה. הוחזר ב -22 במרץ 2018 מוויקיפדיה: en.wikipedia.org
- אגירו, ג'הון מאוריסיו, גוטיירס, אדמו וג'ירלדו, אוסקר. (2011). מסלול פשוט לסינתזה של מלחי הידרוקסי נחושת. כתב העת של החברה הכימית הברזילאית, 22 (3), 546-551