Nitrate de cuivre (Cu (NO3) 2) Structure, propriétés, utilisations



Le nitrate de cuivre (II) ou nitrate cuivrique, dont la formule chimique est Cu (NO)3)2est un sel inorganique brillant et de jolies couleurs bleu-vert. Il est synthétisé à l'échelle industrielle à partir de la décomposition des minéraux de cuivre, y compris les minéraux de Gerhardite et de Rouaite.

D'autres méthodes plus réalisables, en termes de matière première et de quantités souhaitées de sel, consistent en des réactions directes avec le cuivre métallique et ses dérivés. Lorsque le cuivre est en contact avec une solution concentrée d’acide nitrique (HNO3), une réaction redox se produit.

Dans cette réaction, le cuivre est oxydé et l'azote est réduit selon l'équation chimique suivante:

Cu (s) + 4HNO3(conc) => Cu (NO3)2(ac) + 2H2O (l) + 2NO2g)

Dioxyde d'azote (NO2) est un gaz brun et nocif; la solution aqueuse résultante est bleuâtre. Le cuivre peut former l'ion cuivreux (Cu+), l’ion cuivrique (Cu2+) ou l'ion moins commun Cu3+; Cependant, de nombreux facteurs électroniques, énergétiques et géométriques ne favorisent pas l'ion cuivreux dans les milieux aqueux.

Le potentiel de réduction standard pour Cu+ (0.52V) est plus grand que pour Cu2+ (0.34V), ce qui signifie que le Cu+ il est plus instable et tend à gagner un électron pour devenir Cu (s). Cette mesure électrochimique explique pourquoi le CuNO n'existe pas3 comme produit de la réaction, ou au moins dans l'eau.

Index

  • 1 propriétés physiques et chimiques
    • 1.1 Configuration électronique
  • 2 structure chimique
  • 3 utilisations
  • 4 risques
  • 5 références

Propriétés physiques et chimiques

Le nitrate de cuivre se trouve anhydride (sec) ou hydraté avec différentes proportions d'eau. L'anhydride est un liquide bleu, mais après coordination avec des molécules d'eau - capables de former des liaisons hydrogènes - il se cristallise en Cu (NO)3)2· 3H2O ou Cu (NO3)2· 6H2O. Ce sont les trois formes de sel les plus disponibles sur le marché.

Le poids moléculaire du sel sec est de 187,6 g / mol, en ajoutant à cette valeur 18 g / mol pour chaque molécule d'eau incorporée dans le sel. Sa densité est égale à 3,05 g / mL, et celle-ci diminue pour chaque molécule d’eau incorporée: 2,32 g / mL pour le sel trihydraté et 2,07 g / mL pour le sel hexahydraté. Il n'a pas de point d'ébullition, mais sublime.

Les trois formes de nitrate de cuivre sont très solubles dans l'eau, l'ammoniac, le dioxane et l'éthanol. Ses points de fusion diminuent à mesure qu'une autre molécule est ajoutée à la sphère de coordination externe du cuivre; la fusion est suivie de la décomposition thermique du nitrate de cuivre, produisant des gaz nocifs NOx2:

2 Cu (NO3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 NO2(g) + O2g)

L'équation chimique ci-dessus concerne le sel anhydre; pour les sels hydratés, la vapeur sera également produite du côté droit de l’équation.

Configuration électronique

La configuration électronique pour le Cu ion2+ est [ar] 3d9, présentant le paramagnétisme (l'électron dans l'orbite 3d9 il n'est pas apparié).

Comme le cuivre est un métal de transition de la quatrième période du tableau périodique, et ayant perdu deux de ses électrons de valence par l'action du HNO3, il a toujours les orbitales 4s et 4p disponibles pour former des liaisons covalentes. Encore plus, le Cu2+ il peut utiliser deux de ses orbitales 4d les plus à l'extérieur pour pouvoir coordonner jusqu'à six molécules.

Les anions NE SONT PAS3- ils sont plats, et donc le Cu2+ peut coordonner avec eux devrait avoir une hybridation sp3d2 cela lui permet d'adopter une géométrie octaédrique; cela empêche les anions de ne pas3- ils se "frappent"

Ceci est réalisé par le Cu2+, les plaçant dans un plan carré les uns autour des autres. La configuration résultante pour l'atome de Cu dans le sel est la suivante: [Ar] 3d94s24p6.

Structure chimique

Une molécule isolée de Cu (NO) est représentée dans l'image supérieure3)2 en phase gazeuse. Les atomes d'oxygène de l'anion nitrate se coordonnent directement avec le centre de cuivre (sphère de coordination interne), formant quatre liaisons Cu-O.

Il a une géométrie plane carrée plane. Le plan est dessiné par les sphères rouges aux sommets et la sphère de cuivre au centre. Les interactions de la phase gazeuse sont très faibles en raison de la répulsion électrostatique entre les groupes NO3-.

Cependant, dans la phase solide, les centres de cuivre forment des liaisons métalliques -Cu-Cu- créant des chaînes de cuivre polymériques.

Les molécules d'eau peuvent former des liaisons hydrogène avec les groupes NO3-, et ceux-ci offriront des ponts hydrogène pour d'autres molécules d'eau, et ainsi de suite jusqu'à créer une sphère d'eau autour du Cu (NO3)2.

Dans cette sphère, il peut avoir 1 à 6 voisins externes; par conséquent, le sel est facilement hydraté pour générer les sels tri et hexa hydratés.

Le sel est formé à partir d'un ion Cu2+ et deux ions NE SONT PAS3-, lui conférant une cristallinité caractéristique des composés ioniques (orthorhombique pour le sel anhydre, rhomboédrique pour les sels hydratés). Cependant, les liens sont plus covalents.

Utilise

Pour les couleurs fascinantes du nitrate de cuivre, ce sel est utilisé comme additif dans les céramiques, sur les surfaces métalliques, dans certains feux d’artifice et dans l’industrie textile en tant que mordant.

C'est une bonne source de cuivre ionique pour de nombreuses réactions, en particulier celles dans lesquelles il catalyse les réactions organiques. Il trouve également des utilisations similaires aux autres nitrates, soit comme fongicide, herbicide ou comme agent de préservation du bois.

Une autre de ses utilisations principales et les plus novatrices concerne la synthèse de catalyseurs au CuO ou de matériaux présentant des qualités photosensibles.

Il est également utilisé comme réactif classique dans les laboratoires d’enseignement pour montrer les réactions à l’intérieur des cellules voltaïques.

Les risques

- C'est un agent fortement oxydant, nocif pour l'écosystème marin, irritant, toxique et corrosif. Il est important d'éviter tout contact physique directement avec le réactif.

- Ce n'est pas inflammable.

- Il se décompose à haute température en libérant des gaz irritants, parmi lesquels le NO2.

- Le corps humain peut causer des dommages chroniques aux systèmes nerveux central et cardiovasculaire.

- Peut causer une irritation du tractus gastro-intestinal.

- Être un nitrate, à l'intérieur du corps devient nitrite. Le nitrite fait des ravages sur les niveaux d'oxygène dans le sang et dans le système cardiovasculaire.

Références

  1. Day, R. et Underwood, A. Chimie analytique quantitative (cinquième édition). PEARSON Prentice Hall, p-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science. Extrait le 23 mars 2018 de MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Récupéré le 23 mars 2018 de ResearchGate: researchgate.net
  4. Laboratoire scientifique. Laboratoire scientifique. Extrait le 23 mars 2018 du laboratoire de sciences: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (huitième éd.). p-321. CENGAGE Apprentissage.
  6. Wikipedia. Wikipedia. Récupéré le 22 mars 2018 sur Wikipedia: en.wikipedia.org
  7. Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo et Giraldo, Oscar. (2011). Voie simple pour la synthèse des sels hydroxy de cuivre.Journal de la société brésilienne de chimie, 22(3), 546-551