Нитрат меди(II)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Нитрат меди(II)
Copper nitrate.png
Copper(II)-nitrate-trihydrate-sample.jpg
Систематическое название

Нитрат меди(II)

Другие названия

Медь азотнокислая

Химическая формула

Cu(NO3)2

Внешний вид

Бесцветные кристаллы (безводный)
Голубые кристаллы (кристаллогидраты)

Свойства
Молярная масса

безводный: 187,55 г/моль;
тригидрат: 241,60 г/моль;
гексагидрат: 295,64 г/моль

Температура плавления

безводный: 255 °C[1];
тригидрат: 114,5 °C;
гексагидрат: 24,4 °C

Температура разложения

безводный: 170 °C

Плотность

безводный: 3,05 г/см³;
тригидрат: 2,32 г/см³;
гегсагидрат: 2,074 г/см³

Растворимость в воде

124,7 г/100 мл

Токсикологические данные
LD50

тригидрат: 940 мг/кг

Структура
Кристаллическая решётка

безводный: ромбическая;
тригидрат: ромбическая;
гексагидрат: триклинная;
1,5- и 2,5-гидраты: моноклинная

Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования

безводный: −310 кДж/моль;
тригидрат: −1217 кДж/моль

Стандартная молярная энтропия

+192 Дж/(К·моль)

Стандартная энергия образования Гиббса

−117 кДж/моль

Классификация
Регистрационный номер CAS

10031-43-3

Регистрационный номер EC

221-838-5

Безопасность
R-фразы

R8, R22, R34

S-фразы

S17, S26, S36/37/39, S45, S60

H-фразы

H272, H314, H318, H302

P-фразы

P221, P210, P303+P361+P353, P305+P351+P338, P405, P501

Символы опасности
Hazard X.svg Hazard C.svg O comburant.png

Символы опасности СГС
Пиктограмма "Пламя над окружностью" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)Пиктограмма "Коррозия" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)Пиктограмма "Восклицательный знак" согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС)

Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Нитра́т ме́ди(II) — неорганическое вещество с формулой \mathsf{Cu(NO_3)_2}, является солью двухвалентной меди и азотной кислоты. Безводный нитрат меди(II) представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. При поглощении влаги образует кристаллогидраты голубого цвета.

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) (в форме осно́вной соли) встречается в природе в виде минералов герхардтита и руаита. Свойства минералов представлены в таблице:

Герхардтит[2] Руаит[3]
Состав Cu2NO3(OH)3 Cu2NO3(OH)3
Цвет зелёный темно-зелёный
Сингония орторомбическая моноклинная
Плотность, г/см³ 3,40—3,43 3,38
Твердость 2 2

Физические свойства[править | править вики-текст]

Безводный нитрат меди(II) при нормальных условиях — твердое кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде (124,7 г/100 г H2O при 20 °C; 207,7 г/100 г H2O при 80 °C), этаноле, метаноле, этилацетате, ацетонитриле, ДМСО[4].

При кристаллизации из водных растворов образует ряд кристаллогидратов: нона-, гекса- и тригидраты. Также известны кристаллогидраты, содержащие 1,5 и 2,5 молекулы H2O. Параметры кристаллической решетки кристаллогидратов[5]:

Гексагидрат разлагается при нагревании до 100 °C в вакууме. Тригидрат разлагается при 120 °C[6].

Химические свойства[править | править вики-текст]

Разложение[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) при нагревании разлагается с образованием оксида меди(II) и диоксида азота:

\mathsf{2 \ Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{>170^\circ C} 2\ CuO + 4\ NO_2 +\ O_2}

Образовавшийся диоксид азота можно использовать для лабораторного получения азотной кислоты:

\mathsf{3\ NO_2 +\ H_2O \longrightarrow 2\ HNO_3 +\ NO \uparrow}

Гидролиз[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) в водном растворе диссоциирует на ионы с одновременной гидратацией катиона:

\mathsf{Cu(NO_3)_2 + 4\ H_2O \longrightarrow \ [Cu(H_2O)_4]^{2+} + 2\ NO_3^-}

Катион тетрааквамеди(II) подвергается обратимому гидролизу:

\mathsf{[Cu(H_2O)_4]^{2+} +\ H_2O \rightleftarrows \ [Cu(H_2O)_3(OH)]^+ +\ H_3O^+} ,\ pK_a \ = 7,34

В упрощённом виде:

\mathsf{Cu^{2+} +\ H_2O \rightleftarrows \ CuOH^+ +\ H^+}

Обменные реакции[править | править вики-текст]

В водных растворах нитрат меди(II) вступает в реакции ионного обмена, характерные для растворимых солей двухвалентной меди, например:
с щёлочью (выпадает голубой осадок)

\mathsf{Cu(NO_3)_2 + 2\ NaOH \longrightarrow \ Cu(OH)_2 \downarrow + 2\ NaNO_3}

с фосфатом натрия (выпадает синий осадок)

\mathsf{3 Cu(NO_3)_2 + 2\ Na_3PO_4 + 3\ H_2O \longrightarrow \ Cu_3(PO_4)_2 \cdot 3H_2O \downarrow + 6\ NaNO_3}

с жёлтой кровяной солью (выпадает красный осадок)

\mathsf{2 Cu(NO_3)_2 +\ K_4[Fe(CN)_6] \longrightarrow \ Cu_2[Fe(CN)_6] \downarrow + 4\ KNO_3}

с концентрированным раствором аммиака (раствор приобретает тёмно-синий цвет)

\mathsf{Cu(NO_3)_2 + 4\ NH_3 \cdot H_2O \longrightarrow \ [Cu(NH_3)_4](NO_3)_2 + 4\ H_2O}

с азидами щелочных металлов (выпадает коричневый осадок азида меди(II))

\mathsf{Cu(NO_3)_2 + 2\ MN_3 \xrightarrow{0-10^\circ C} \ Cu(N_3)_2 \downarrow + 2\ MNO_3 \ (M \ = \ Li, \ Na)}

Прочие реакции[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) реагирует с растворами гидроксиламина (при кипении) и гидразина с выпадением белого осадка азида меди(I):

\mathsf{4 Cu(NO_3)_2 + 18\ (NH_2OH \cdot \ H_2O) \longrightarrow 4\ CuN_3 \downarrow + 9\ N_2O \uparrow + 12\ NH_3 \uparrow + 27\ H_2O}
\mathsf{4 Cu(NO_3)_2 +\ (N_2H_4 \cdot \ H_2O) + 4\ NaOH \longrightarrow 4\ CuN_3 \downarrow + \ N_2 \uparrow + 4\ NaN_3 + 5\ H_2O}

Нитрат меди(II) реагирует с жидким тетраоксидом диазота с выпадением темно-зелёного осадка:

\mathsf{Cu(NO_3)_2 +\ N_2O_4 \longrightarrow \ Cu(NO_3)_2 \cdot N_2O_4 \downarrow}

Получение[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) может быть получен растворением в азотной кислоте металлической меди, оксида меди(II) или гидроксида меди(II):

\mathsf{Cu + 4\ HNO_3 \longrightarrow \ Cu(NO_3)_2 + 2\ NO_2 \uparrow + 2\ H_2O}
\mathsf{CuO + 2\ HNO_3 \longrightarrow \ Cu(NO_3)_2 +\ H_2O}
\mathsf{Cu(OH)_2 + 2\ HNO_3 \longrightarrow \ Cu(NO_3)_2 + 2\ H_2O}

Безводный нитрат меди(II) может быть получен при взаимодействии меди с тетраоксидом диазота (реакция ведётся при 80 °C в этилацетате):

\mathsf{Cu + 2\ N_2O_4 \longrightarrow \ Cu(NO_3)_2 + 2\ NO \uparrow }

Применение[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) используют для получения чистого оксида меди(II), медьсодержащих катализаторов, как фунгицид, протраву при крашении тканей[5].

В сочетании с уксусным ангидридом используется в органическом синтезе в качестве реагента для нитрования ароматических соединений (т. н. «условия Менке»)[7].

Токсичность[править | править вики-текст]

Нитрат меди(II) является умеренно-токсичным веществом — LD50 для крыс перорально 950 мг/кг (тригидрат).

При контакте с кожей и слизистыми оболочками вызывает раздражение, при попадании в глаза — сильное раздражение с риском помутнения роговицы.

Представляет опасность для окружающей среды — LC50 для рыб 0,29 мг/л в течение 96 ч.[8]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. При быстром нагревании или избыточном давлении.
  2. Герхардтит на webmineral.com. Архивировано из первоисточника 2 мая 2012.
  3. Руаит на webmineral.com. Архивировано из первоисточника 2 мая 2012.
  4. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — С. 147. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2.
  5. 1 2 Нитрат меди на xumuk.ru. Архивировано из первоисточника 2 мая 2012.
  6. Лидин Р.А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006. — С. 104. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
  7. Menke J. B. (1925). «Nitration with nitrates». Recueil des Travaux Chimiques des Payes-Bas 44: 141.
  8. Merck Safety Data Sheet — Copper(II) nitrate trihydrate (pdf)