Nitrato de cobre (II)
Nitrato de cobre (II)
polimorfo alfa [1]
polimorfo beta [2]
Nombres
Nombre IUPAC
Nitrato de cobre (II)
Otros nombres
Nitrato cúprico
Identificadores
  • 3251-23-8 controlarY
  • 10031-43-3 (trihidrato) controlarY
  • 13478-38-1 (hexahidrato) controlarY
  • 19004-19-4 (hemipentahidrato) ☒norte
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
EBICh
  • CHEBI:78036 ☒norte
Araña química
  • 17582 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.019.853
Identificador de centro de PubChem
  • 18616
  • 9837674  (trihidrato)
  • 9839123  (hexahidrato)
Número RTECS
  • GL7875000
UNIVERSIDAD
  • 9TC879S2ZV controlarY
  • 066PG1506T  (trihidrato) controlarY
  • 0HP2H86BS6  (hexahidrato) controlarY
  • DTXSID7040314
  • InChI=1S/Cu.2NO3/c;2*2-1(3)4/q+2;2*-1 controlarY
    Clave: XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/Cu.2NO3/c;2*2-1(3)4/q+2;2*-1
    Clave: XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYAG
  • [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O
Propiedades
Cu( NO3 ) 2
Masa molar187,5558 g/mol (anhidro)
241,60 g/mol (trihidrato)
232,591 g/mol (hemipentahidrato)
Aparienciacristales azules
higroscópicos
Densidad3,05 g/cm 3 (anhidro)
2,32 g/cm 3 (trihidrato)
2,07 g/cm 3 (hexahidrato)
Punto de fusión114 °C (237 °F; 387 K) (anhidro, se descompone)
114,5 °C (trihidrato)
26,4 °C (hexahidrato, se descompone)
Punto de ebullición170 °C (338 °F; 443 K) (trihidrato, se descompone)
trihidrato: [3]
381 g/100 ml (40 °C)
666 g/100 ml (80 °C)
hexahidrato: [3]
243,7 g/100 ml (80 °C)
Solubilidadhidratos muy solubles en etanol , amoniaco , agua ; insoluble en acetato de etilo
+1570,0·10 −6 cm 3 /mol (~3H 2 O)
Estructura
romboédrico (hidratos)
ortorrómbico (anhidro)
Peligros
Seguridad y salud en el trabajo (SST/OHS):
Principales peligros
Irritante, Oxidante
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 3: Capable of detonation or explosive decomposition but requires a strong initiating source, must be heated under confinement before initiation, reacts explosively with water, or will detonate if severely shocked. E.g. hydrogen peroxideSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorate
1
0
3
BUEY
NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.):
PEL (Permisible)
TWA 1 mg/m3 ( como Cu) [4]
REL (recomendado)
TWA 1 mg/m3 ( como Cu) [4]
IDLH (Peligro inmediato)
TWA 100 mg/m3 ( como Cu) [4]
Ficha de datos de seguridad (FDS)Cu(NO3)2·3H2O
Compuestos relacionados
Otros aniones
Sulfato de cobre (II)
Cloruro de cobre (II)
Otros cationes
Nitrato de plata
Nitrato de oro (III)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

El nitrato de cobre (II) describe cualquier miembro de la familia de compuestos inorgánicos con la fórmula Cu ( NO 3 ) 2 (H 2 O) x . Los hidratos son sólidos azules . El nitrato de cobre anhidro forma cristales azul-verdes y sublima en vacío a 150-200 °C. [5] [6] Los hidratos comunes son el hemipentahidrato y el trihidrato.

Síntesis y reacciones

Nitrato de cobre (II) hidratado

El nitrato de cobre hidratado se prepara tratando el metal de cobre o su óxido con ácido nítrico : [7]

Cu + 4 HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2 H 2 O + 2 NO 2

Las mismas sales se pueden preparar tratando el cobre metálico con una solución acuosa de nitrato de plata . Esa reacción ilustra la capacidad del cobre metálico para reducir los iones de plata.

En solución acuosa, los hidratos existen como el complejo acuoso [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ . Estos complejos son altamente lábiles y están sujetos a un rápido intercambio de ligandos debido a la configuración electrónica d 9 del cobre (II).

La deshidratación de cualquiera de los nitratos de cobre(II) hidratados mediante calentamiento produce óxidos, no Cu(NO 3 ) 2 . [6] A 80 °C, los hidratos se convierten en "nitrato de cobre básico", Cu 2 (NO 3 )(OH) 3 , que se convierte en CuO a 180 °C. [7] Aprovechando esta reactividad, el nitrato de cobre se puede utilizar para generar ácido nítrico calentándolo hasta su descomposición y pasando los vapores directamente al agua. Este método es similar al último paso del proceso de Ostwald . Las ecuaciones son las siguientes:

2 Cu(NO 3 ) 2 → 2 CuO + 4 NO 2 + O 2
3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO

El tratamiento de soluciones de nitrato de cobre (II) con trifenilfosfina , trifenilarsina y trifenilestibina produce los correspondientes complejos de cobre (I) [Cu(EPh 3 ) 3 ]NO 3 (E = P, As, Sb; Ph = C 6 H 5 ). El ligando del grupo V se oxida al óxido. [8]

Nitrato de cobre (II) anhidro

El Cu(NO3 ) 2 anhidro es uno de los pocos nitratos de metales de transición anhidros. [9] No se puede preparar mediante reacciones que contengan o produzcan agua. En cambio, el Cu(NO3 ) 2 anhidro se forma cuando el metal de cobre se trata con tetróxido de dinitrógeno : [6]

Cu + 2 N 2 O 4 → Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO

Estructura

Nitrato de cobre (II) anhidro

Estructura del nitrato de cobre (II) anhidro en fase gaseosa. [6]

Se conocen dos polimorfos de nitrato de cobre(II) anhidro, α y β. [6] Ambos polimorfos son redes poliméricas de coordinación tridimensionales con cadenas infinitas de centros de cobre(II) y grupos nitrato. La forma α tiene solo un entorno de Cu, con coordinación [4+1], [1] pero la forma β tiene dos centros de cobre diferentes, uno con [4+1] y otro que es plano-cuadrado. [2]

El solvato de nitrometano también presenta "coordinación [4+1]", con cuatro enlaces Cu-O cortos de aproximadamente 200 pm y un enlace más largo de 240 pm. [10]

El calentamiento del nitrato de cobre (II) anhidro sólido al vacío a 150-200 °C conduce a la sublimación y al " craqueo " para dar un vapor de moléculas de nitrato de cobre (II) monomérico. [6] [11] En la fase de vapor, la molécula presenta dos ligandos de nitrato bidentados. [12]

Nitrato de cobre (II) hidratado

Se han descrito cinco hidratos : el monohidrato ( Cu(NO 3 ) 2 ·2H 2 O ), [2] el sesquihidrato ( Cu(NO 3 ) 2 ·1,5H 2 O ), [13] el hemipentahidrato ( Cu(NO 3 ) 2 ·2,5H 2 O ), [14] un trihidrato ( Cu(NO 3 ) 2 ·3H 2 O ), [15] y un hexahidrato ( [Cu(OH 2 ) 6 ](NO 3 ) 2 . [16] La estructura cristalina del hexahidrato parecía mostrar seis distancias Cu–O casi iguales, sin revelar el efecto habitual de una distorsión de Jahn-Teller que es característica de los complejos octaédricos de Cu(II). Esta falta de efecto se atribuyó al fuerte enlace de hidrógeno que limita la elasticidad de los enlaces Cu-O, pero probablemente se deba a que el níquel se identificó erróneamente como cobre en el refinamiento.

Aplicaciones

El nitrato de cobre (II) tiene diversas aplicaciones, siendo la principal su conversión en óxido de cobre (II) , que se utiliza como catalizador para diversos procesos en química orgánica . Sus soluciones se utilizan en textiles y como agente de pulido para otros metales. Los nitratos de cobre se encuentran en algunos productos pirotécnicos . [7] A menudo se utiliza en los laboratorios escolares para demostrar las reacciones químicas de las celdas voltaicas . Es un componente de algunos esmaltes cerámicos y pátinas metálicas.

Síntesis orgánica

El nitrato de cobre, en combinación con anhídrido acético , es un reactivo eficaz para la nitración de compuestos aromáticos , conocida como nitración de Menke . [17] El nitrato de cobre hidratado adsorbido sobre arcilla proporciona un reactivo llamado "Claycop". La arcilla de color azul resultante se utiliza como suspensión, por ejemplo para la oxidación de tioles a disulfuros . El Claycop también se utiliza para convertir ditioacetales en carbonilos. [18] Un reactivo relacionado basado en montmorillonita ha demostrado ser útil para la nitración de compuestos aromáticos. [19]

Electroobtención

El nitrato de cobre (II) también se puede utilizar para la electroobtención de cobre a pequeña escala con amoníaco (NH 3 ) como subproducto. [20]

Nitratos de cobre de origen natural

No se conoce ningún mineral con la fórmula ideal de Cu(NO 3 ) , ni tampoco sus hidratos. La licasita, Cu 3 (NO 3 )(OH) 5 ·2H 2 O y la buttgenbachita, Cu 19 (NO 3 ) 2 (OH) 32 Cl 4 ·2H 2 O son minerales relacionados. [21] [22]

Los nitratos de cobre básicos naturales incluyen los minerales raros gerhardtita y rouaíta, ambos polimorfos de Cu 2 (NO 3 )(OH) 3 . [23] [24] [25] Una sal natural mucho más compleja, básica, hidratada y que contiene cloruro es la buttgenbachita. [22] [25]

Referencias

  1. ^ ab Wallwork, SC; Addison, WE (1965). "526. Las estructuras cristalinas de los nitratos anhidros y sus complejos. Parte I. La forma α del nitrato de cobre (II)". J. Chem. Soc . 1965 : 2925–2933. doi :10.1039/JR9650002925.
  2. ^ abc Troyanov, SI; Morozov, IV; Znamenkov, KO; Yu; Korenev, M. (1995). "Síntesis y estructura de rayos X de nuevos nitratos de cobre (II): Cu (NO 3 ) 2 · H 2 O y β-modificación de Cu (NO 3 ) 2 ". Z. Anorg. Allg. Chem . 621 (7): 1261–1265. doi :10.1002/zaac.19956210727.
  3. ^ Manual de ingeniería química de Perrys, 7.ª edición
  4. ^ abc Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0150". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  5. ^ Pass y Sutcliffe (1968). Química inorgánica práctica . Londres: Chapman y Hall.
  6. ^ abcdef Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . pág. 1190. ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ abc H. Wayne Richardson "Compuestos de cobre" Enciclopedia de química industrial de Ullmann 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a07_567.
  8. ^ Gysling, Henry J. (1979). "Complejos de coordinación de nitrato de cobre (I)". Síntesis inorgánicas . Síntesis inorgánicas. Vol. 19. págs. 92-97. doi :10.1002/9780470132500.ch19. ISBN 9780470132500.
  9. ^ Addison, CC; Logan, N.; Wallwork, SC; Garner, CD (1971). "Aspectos estructurales de los grupos de nitratos coordinados". Quarterly Reviews, Chemical Society . 25 (2): 289. doi :10.1039/qr9712500289.
  10. ^ Duffin, B.; Wallwork, SC (1966). "La estructura cristalina de los nitratos anhidros y sus complejos. II. El complejo de nitrato de cobre(II)-nitrometano 1:1". Acta Crystallographica . 20 (2): 210–213. doi :10.1107/S0365110X66000434.
  11. ^ Addison, CC; Hathaway, BJ (1958). "628. La presión de vapor del nitrato de cobre anhidro y su peso molecular en estado de vapor". J. Chem. Soc. : 3099–3106. doi :10.1039/JR9580003099.
  12. ^ LaVilla, RE; Bauer, SH (1963). "La estructura del nitrato de cobre(II) gaseoso determinada por difracción de electrones". J. Am. Chem. Soc . 85 (22): 3597–3600. doi :10.1021/ja00905a015.
  13. ^ Dornberger-Schiff, K.; Leciejewicz, J. (1958). "Zur Struktur des Kupfernitrates Cu (NO 3 ) 2. 1,5H 2 O ". Acta Crystallogr . 11 (11): 825–826. doi :10.1107/S0365110X58002322.
  14. ^ Morosin, B. (1970). "La estructura cristalina de Cu(NO 3 ) 2 .2.5H 2 O". Acta Crystallographica Sección B . 26 (9): 1203–1208. doi :10.1107/S0567740870003898.
  15. ^ J. Garaj, Sbornik Prac. Chem.-Technol. Falso. Svst., Cskosl. 1966, págs. 35–39.
  16. ^ Zibaseresht, R.; Hartshorn, RM (2006). "Dinitrato de hexaaquacobre(II): ausencia de distorsión de Jahn-Teller". Acta Crystallographica Sección E . 62 : i19–i22. doi :10.1107/S1600536805041851.
  17. ^ Menke JB (1925). "Nitración con nitratos". Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas . 44 : 141. doi : 10.1002/recl.19250440209.
  18. ^ Balogh, M. "Nitrato de cobre (II)–Arcilla de bentonita K10" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi :10.1002/047084289X.
  19. ^ Collet, Christine (1990). "Nitración aromática directa de arcillas". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 29 (5): 535–536. doi :10.1002/anie.199005351.
  20. ^ Oishi, Tetsuo; Koyama, Kazuya; Konishi, Hirokazu; Tanaka, Mikiya; Lee, Jae-Chun (noviembre de 2007). "Influencia de la sal de amonio en la electroobtención de cobre a partir de soluciones alcalinas amoniacales" . Acta electroquímica . 53 (1): 127-132. doi :10.1016/j.electacta.2007.06.024.
  21. ^ "Likasita". www.mindat.org .
  22. ^ de "Buttgenbachita". www.mindat.org .
  23. ^ "Gerhardtita". www.mindat.org .
  24. ^ "Rouaite". www.mindat.org .
  25. ^ ab Asociación Mineralógica Internacional (21 de marzo de 2011). «Lista de minerales». www.ima-mineralogy.org .
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Nitrato de cobre (II) .
  • Inventario Nacional de Contaminantes – Hoja informativa sobre cobre y compuestos
  • Hoja informativa sobre cobre y compuestos del ICSC
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