Nitrato de cobre (Cu (NO3) 2): estrutura, propriedades, usos

O nitrato de cobre (II) ou nitrato cúprico, a fórmula química Cu (NO 3 ) 2 , é um sal inorgânico cores azul-verde brilhante e atraente. É sintetizado em escala industrial a partir da decomposição de minérios de cobre, entre eles os minerais gerhardita e rouaita.

Outros métodos mais viáveis, em termos de matéria-prima e quantidades desejadas de sal, consistem em reações diretas com cobre metálico e seus compostos derivados. Quando o cobre está em contato com uma solução concentrada de ácido nítrico (HNO 3 ), ocorre uma reação redox.

Nitrato de cobre (Cu (NO3) 2): estrutura, propriedades, usos 1

Nesta reação, o cobre oxida e o nitrogênio é reduzido de acordo com a seguinte equação química:

Cu (s) + 4HNO 3 (conc) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)

O dióxido de nitrogênio (NO 2 ) é um gás marrom e nocivo; A solução aquosa resultante é azulada. O cobre pode formar o íon cuproso (Cu + ), o íon cuprico (Cu 2+ ) ou o íon menos comum Cu 3+ ; no entanto, o íon cuproso não é favorecido em meios aquosos por muitos fatores eletrônicos, energéticos e geométricos.

O potencial de redução padrão para Cu + (0,52V) é maior que para Cu 2+ (0,34V), o que significa que Cu + é mais instável e tende a ganhar um elétron para se tornar Cu (s ) Essa medição eletroquímica explica por que não há CuNO 3 como produto de reação ou pelo menos na água.

Propriedades físicas e químicas

O nitrato de cobre é anidro (seco) ou hidratado com diferentes proporções de água. O anidrido é um líquido azul, mas após a coordenação com as moléculas de água – capazes de formar ligações de hidrogênio – cristaliza como Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O ou Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Estes são As três formas de sal mais disponíveis no mercado.

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O peso molecular do sal seco é de 187,6 g / mol, adicionando a este valor 18 g / mol para cada molécula de água incorporada no sal. Sua densidade é igual a 3,05 g / mL, e isso diminui para cada molécula de água incorporada: 2,32 g / mL para o sal tri-hidratado e 2,07 g / mL para o sal hexa-hidratado. Não tem ponto de ebulição, mas sublima.

As três formas de nitrato de cobre são altamente solúveis em água, amônia, dioxano e etanol. Seus pontos de fusão descem à medida que outra molécula é adicionada à esfera de coordenação externa do cobre; A fusão é seguida pela decomposição térmica do nitrato de cobre, produzindo gases nocivos de NO 2 :

2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)

A equação química acima é para sal anidro; para sais hidratados, o vapor de água também será produzido no lado direito da equação.

Configuração eletrônica

A configuração eletrônica para o íon Cu 2+ é [Ar] 3d 9 , apresentando paramagnetismo (o elétron no orbital 3d 9 está ausente).

Como o cobre é um metal de transição do quarto período da tabela periódica e por ter perdido dois de seus elétrons de valência devido à ação do HNO 3 , ele ainda possui os orbitais 4s e 4p disponíveis para formar ligações covalentes. Ainda mais, o Cu 2+ pode usar dois de seus orbitais 4d mais externos para poder coordenar com até seis moléculas.

Os ânions NO 3 são planos e, para o Cu 2+ se coordenar com eles, deve ter uma hibridação sp 3 d 2 que permita a adoção de uma geometria octaédrica; Isso evita que os ânions NO 3 “batam” um no outro.

Isto é conseguido pelo Cu 2+ , colocando-os em um plano quadrado um ao lado do outro. A configuração resultante para o átomo de Cu dentro do sal é: [Ar] 3d 9 4s 2 4p 6 .

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Estrutura quimica

Nitrato de cobre (Cu (NO3) 2): estrutura, propriedades, usos 2

Na imagem acima, uma molécula isolada de Cu (NO 3 ) 2 na fase gasosa é representada. Os átomos de oxigênio do ânion nitrato coordenam diretamente com o centro de cobre (esfera de coordenação interna), formando quatro ligações Cu – O.

Tem uma geometria molecular de plano quadrado. O plano é desenhado pelas esferas vermelhas nos vértices e a esfera de cobre no centro. interacções de fase gás são muito fraco devido a repulsões electrostáticas entre os grupos NO 3 .

No entanto, na fase sólida, os centros de cobre formam ligações metálicas – Cu – Cu -, criando cadeias poliméricas de cobre.

As moléculas de água pode formar ligações de hidrogénio com os grupos NO 3 , e estas proporcionam pontes de hidrogénio com outras moléculas de água, e assim por diante para criar uma esfera de água em torno do Cu (NO 3 ) 2.

Nesta área, você pode ter de 1 a 6 vizinhos externos; portanto, o sal é facilmente hidratado para gerar os sais hidratados tri e hexa.

O sal é formado a partir de um ião Cu 2+ e dois iões NO 3 , que dá uma cristalinidade característica de compostos iónicos (ortorrômbica para o sal anidro, romboédrica para os sais hidratados). No entanto, os links são mais covalentes.

Usos

Devido às cores fascinantes do nitrato de cobre, esse sal é usado como aditivo em cerâmica, superfícies metálicas, fogos de artifício e também na indústria têxtil como mordente.

É uma boa fonte de cobre iônico para muitas reações, especialmente aquelas nas quais catalisa reações orgânicas. Também encontra usos semelhantes a outros nitratos, como fungicida, herbicida ou como conservante de madeira.

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Outro de seus usos principais e mais inovadores está na síntese de catalisadores de CuO, ou materiais com qualidades fotossensíveis.

Também é usado como reagente clássico em laboratórios de ensino para mostrar as reações nas células voltaicas.

Riscos

– É um agente fortemente oxidante, nocivo ao ecossistema marinho, irritante, tóxico e corrosivo. É importante evitar todo contato físico diretamente com o reagente.

– Não é inflamável.

– Decompõe-se a altas temperaturas liberando gases irritantes, entre eles o NO 2 .

– No organismo humano, pode causar danos crônicos ao sistema cardiovascular e ao sistema nervoso central.

– Pode causar irritação no trato gastrointestinal.

– Sendo um nitrato, dentro do corpo se torna nitrito. O nitrito causa estragos nos níveis de oxigênio no sangue e no sistema cardiovascular.

Referências

  1. Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall, p-810.
  2. MEL Science. (2015-2017). MEL Science . Retirado em 23 de março de 2018, da MEL Science: melscience.com
  3. ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate . Retirado em 23 de março de 2018, da ResearchGate: researchgate.net
  4. Laboratório de Ciências . Laboratório de Ciências . Retirado em 23 de março de 2018, do Science Lab: sciencelab.com
  5. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry (oitava ed.). p-321. Aprendizagem CENGAGE.
  6. Wikipedia Wikipedia . Recuperado em 22 de março de 2018, da Wikipedia: en.wikipedia.org
  7. Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo e Giraldo, Oscar. (2011). Via simples para a síntese de sais hidroxi de cobre.Revista da Sociedade Brasileira de Química , 22 (3), 546-551

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