The nitrat tembaga (II) nitrat atau cupric, formula kimia Cu (NO 3 ) 2 , adalah biru-hijau garam bukan organik yang terang dan warna yang menarik. Ia disintesis pada skala industri dari penguraian mineral tembaga, termasuk mineral gerhardite dan rouaite.
Kaedah lain yang lebih layak, dari segi bahan mentah dan jumlah garam yang diinginkan, terdiri daripada tindak balas langsung dengan tembaga logam dan sebatian turunannya. Apabila tembaga bersentuhan dengan larutan pekat asid nitrik (HNO 3 ), tindak balas redoks berlaku.
Dalam tindak balas ini, tembaga dioksidakan dan nitrogen dikurangkan mengikut persamaan kimia berikut:
Cu (4) + 4HNO 3 ( conc ) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2H 2 O (l) + 2NO 2 (g)
Nitrogen dioksida (NO 2 ) adalah gas coklat yang berbahaya; larutan akueus yang dihasilkan berwarna kebiruan. Tembaga boleh membentuk ion cuprous (Cu + ), ion cupric (Cu 2+ ), atau ion Cu 3+ yang kurang biasa ; namun, ion gelas tidak disukai dalam media berair oleh banyak faktor elektronik, bertenaga, dan geometri.
Potensi pengurangan standard untuk Cu + (0.52V) lebih besar daripada Cu 2+ (0.34V), yang bermaksud bahawa Cu + lebih tidak stabil dan cenderung mendapat elektron menjadi Cu (s ). Pengukuran elektrokimia ini menjelaskan mengapa CuNO 3 tidak wujud sebagai produk tindak balas, atau sekurang-kurangnya di dalam air.
Sifat fizikal dan kimia
Tembaga nitrat adalah anhidrat (kering) atau terhidrat dengan bahagian air yang berlainan. Anhidrida adalah cecair biru, tetapi setelah berkoordinasi dengan molekul air - mampu membentuk ikatan hidrogen - ia mengkristal sebagai Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O atau Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. Ini adalah tiga bentuk garam yang paling banyak terdapat di pasaran.
Berat molekul untuk garam kering ialah 187.6 g / mol, menambah nilai ini 18 g / mol untuk setiap molekul air yang dimasukkan ke dalam garam. Ketumpatannya sama dengan 3.05 g / mL, dan ia menurun untuk setiap molekul air yang disatukan: 2.32 g / mL untuk garam tri-hidrat, dan 2.07 g / mL untuk garam heksa-terhidrat. Ia tidak mempunyai titik didih, melainkan memuncak.
Ketiga-tiga bentuk tembaga nitrat sangat larut dalam air, ammonia, dioksana, dan etanol. Titik lebur mereka jatuh apabila molekul lain ditambahkan ke ruang koordinasi luar tembaga; peleburan diikuti oleh penguraian terma nitrat tembaga, menghasilkan gas berbahaya NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 = 2 2 CuO + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Persamaan kimia di atas adalah untuk garam anhidrat; untuk garam terhidrat, wap air juga akan dihasilkan di sebelah kanan persamaan.
Konfigurasi elektronik
Konfigurasi elektron untuk ion Cu 2+ adalah 3d 9 , menunjukkan paramagnetisme (elektron dalam orbit 3d 9 tidak berpasangan).
Oleh kerana tembaga adalah logam peralihan bagi keempat jadual berkala, dan telah kehilangan dua elektron valensinya kerana tindakan HNO 3 , ia masih mempunyai orbital 4s dan 4p untuk membentuk ikatan kovalen. Lebih jauh lagi, Cu 2+ dapat menggunakan dua orbital 4d terluarnya untuk berkoordinasi dengan hingga enam molekul.
NO 3 - anion rata, dan agar Cu 2+ dapat berkoordinasi dengannya, ia mesti mempunyai hibridisasi sp 3 d 2 yang memungkinkannya menggunakan geometri oktahedral; menghalang ini yang NO 3 - anion daripada "memukul" antara satu sama lain.
Ini dicapai oleh Cu 2+ , meletakkannya dalam satah persegi di antara satu sama lain. Konfigurasi yang dihasilkan untuk atom Cu dalam garam adalah: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Struktur kimia
Pada gambar atas, molekul terpencil Cu (NO 3 ) 2 ditunjukkan dalam fasa gas. Atom oksigen anion nitrat berkoordinasi secara langsung dengan pusat tembaga (sfera koordinasi dalaman), membentuk empat ikatan Cu - O.
Ia mempunyai geometri molekul satah segi empat sama. Pesawat dilukis oleh sfera merah di bucu dan sfera tembaga di tengahnya. Interaksi dalam fasa gas yang sangat lemah disebabkan oleh repulsions elektrostatik antara NO 3 - kumpulan .
Walau bagaimanapun, dalam fasa pepejal pusat tembaga membentuk ikatan logam –Cu - Cu–, mewujudkan rantai tembaga polimer.
Molekul air boleh membentuk ikatan hidrogen dengan NO 3 - kumpulan , dan ini akan menawarkan ikatan hidrogen untuk molekul air yang lain, dan seterusnya sehingga membuat sfera air di sekitar Cu (NO 3 ) 2.
Dalam bidang ini, anda boleh mempunyai 1 hingga 6 jiran luar; oleh itu garam mudah terhidrat untuk menghasilkan garam tri dan heksa terhidrat.
Garam terbentuk dari satu Cu 2+ ion dan dua NO 3 - ion , memberikan ciri penghabluran sebatian ionik (otorombik garam kontang, rombohedral untuk garam terhidrat). Walau bagaimanapun, ikatan ini lebih bersifat kovalen.
Permohonan
Oleh kerana warna tembaga nitrat yang menarik, garam ini digunakan sebagai bahan tambahan dalam seramik, pada permukaan logam, di beberapa bunga api dan juga dalam industri tekstil sebagai mordant.
Ia adalah sumber tembaga ionik yang baik untuk banyak tindak balas, terutamanya di mana ia memangkinkan tindak balas organik. Ia juga menemui penggunaan yang serupa dengan nitrat lain, baik sebagai racun kulat, racun herba atau sebagai pengawet kayu.
Kegunaan utamanya dan terbaru adalah dalam sintesis pemangkin CuO, atau bahan dengan kualiti sensitif fotosensitif.
Ia juga digunakan sebagai reagen klasik di makmal pengajaran untuk menunjukkan reaksi di dalam sel volta.
Risiko
- Ia adalah agen pengoksidaan yang kuat, berbahaya bagi ekosistem laut, merengsa, beracun dan menghakis. Penting untuk mengelakkan semua hubungan fizikal secara langsung dengan reagen.
- Ia tidak mudah terbakar.
- Ia terurai pada suhu tinggi melepaskan gas yang menjengkelkan, termasuk NO 2 .
- Di dalam tubuh manusia boleh menyebabkan kerosakan kronik pada sistem saraf kardiovaskular dan pusat.
- Boleh menyebabkan kerengsaan pada saluran gastrointestinal.
- Menjadi nitrat, di dalam badan ia menjadi nitrit. Nitrit merosakkan tahap oksigen darah dan sistem kardiovaskular.
Rujukan
- Day, R., & Underwood, A. Kimia Analitik Kuantitatif (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, p-810.
- Sains MEL. (2015-2017). Sains MEL. Diakses pada 23 Mac 2018, dari MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Diakses pada 23 Mac 2018, dari ResearchGate: researchgate.net
- Makmal Sains. Makmal Sains. Diakses pada 23 Mac 2018, dari Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck, & Stanley. (2008). Kimia (edisi kelapan.) hlm-321. Pembelajaran CENGAGE.
- Wikipedia. Wikipedia. Diakses pada 22 Mac 2018, dari Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Oscar. (2011). Jalan mudah untuk sintesis garam hidroksi tembaga. Jurnal Persatuan Kimia Brazil, 22 (3), 546-551