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Articulo de referencia

nitrato de cobre(II)

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El nitrato de cobre(II) describe a cualquier miembro de la familia de compuestos inorgánicos con la fórmula Cu(NO₃ ) ₂ · x (H₂O ) ₂ . Los hidratos son sólidos azules higroscópicos . El nitrato de cobre anhidro forma cristales azul verdosos y se sublima al vacío a 150–200 °C (302–392 °F) . [ 7 ] [ 8 ] Los hidratos comunes son el hemipentahidrato y el trihidrato.  

Aparición

No se conoce ningún mineral con la fórmula ideal Cu(NO 3 ) , ni 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.Los nitratos de cobre básicos naturales incluyen los minerales raros gerhardtita y rouaíta , ambos polimorfos de Cu₂ (NO₃ ) (OH) ₃ . Una sal natural mucho más compleja, básica, hidratada y que contiene cloruro es la buttgenbachita . [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

Estructura

Nitrato de cobre(II) anhidro

Estructura del nitrato de cobre(II) anhidro en fase gaseosa. [ 8 ]

Se conocen dos polimorfos de nitrato de cobre(II) anhidro, α y β. Ambos polimorfos son redes de polímeros de coordinación tridimensionales con cadenas infinitas de centros de cobre(II) y grupos nitrato. La forma α tiene un único entorno de Cu, con coordinación [4+1], mientras que la forma β tiene dos centros de cobre diferentes, uno con coordinación [4+1] y otro plano cuadrado. [ 8 ] [ 1 ] [ 2 ]

El solvato de nitrometano también presenta una coordinación "[4+1]", con cuatro enlaces cortos Cu-O de aproximadamente 200 pm y un enlace más largo de 240 pm. [ 13 ]

El calentamiento de nitrato de cobre(II) sólido anhidro al vacío a 150–200 °C (302–392 °F) provoca su sublimación y craqueo , dando lugar a un vapor de moléculas monoméricas de nitrato de cobre(II). En la fase gaseosa, la molécula presenta dos ligandos nitrato bidentados . [ 8 ] [ 14 ] [ 15 ]  

Nitrato de cobre(II) hidratado

Se han descrito cinco hidratos : el monohidrato ( Cu(NO 3 ) 2 · 2H 2 O ), el sesquihidrato ( 2Cu(NO 3 ) 2 · 3H 2 O ), el hemipentahidrato ( Cu(NO 3 ) 2 · 2.5H 2 O ), un trihidrato ( Cu(NO 3 ) 2 · 3H 2 O ), y un hexahidrato ( [ Cu(OH 2 ) 6 ](NO 3 ) 2 . [ 2 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

La estructura cristalina del hexahidrato parecía mostrar seis distancias Cu−O casi iguales , sin revelar el efecto habitual de distorsión de Jahn-Teller , característico de los complejos octaédricos de Cu(II). Esta ausencia de efecto se atribuyó a los fuertes enlaces de hidrógeno que limitan la elasticidad de los enlaces Cu−O, pero probablemente se deba a que el níquel se identificó erróneamente como cobre durante el refinamiento.

Síntesis y reacciones

Nitrato de cobre(II) hidratado

El nitrato de cobre hidratado se prepara tratando el cobre metálico o su óxido con ácido nítrico : [ 19 ]

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 . Esta reacción demuestra 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).

El intento de deshidratación de cualquiera de los nitratos de cobre(II) hidratados mediante calentamiento produce óxidos, no Cu(NO₃ ) ₂ . [ 8 ] A 80 ° C (176 °F), los hidratos se convierten en "nitrato de cobre básico", Cu₂ ( NO₃ ) (OH) ₃ , que se convierte en CuO a 180 °C (356 °F) . [ 19 ] Aprovechando esta reactividad, el nitrato de cobre puede utilizarse para generar ácido nítrico calentándolo hasta su descomposición y haciendo pasar 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 complejos de cobre(I) correspondientes [ Cu(R Ph 3 ) 3 ]NO 3 (E = P, As, Sb). El ligando del grupo V se oxida al óxido. [ 20 ]

Nitrato de cobre(II) anhidro

El Cu(NO₃ ) ₂ anhidro es uno de los pocos nitratos de metales de transición anhidros. No se puede preparar mediante reacciones que contengan o produzcan agua. En cambio, el Cu(NO₃ ) ₂ anhidro se forma cuando el cobre metálico se trata con tetróxido de dinitrógeno : [ 21 ] [ 8 ]

Cu + 2 N 2 O 4 → Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO

Aplicaciones

El nitrato de cobre(II) tiene diversas aplicaciones, siendo la principal su conversión en óxido de cobre(II), que se utiliza como catalizador en varios procesos de química orgánica . Sus soluciones se emplean en textiles y como agentes de pulido para otros metales. [ 19 ] Se utiliza frecuentemente en laboratorios escolares para demostrar reacciones de celdas voltaicas químicas. 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 . [ 22 ]

El nitrato de cobre hidratado adsorbido sobre arcilla produce un reactivo llamado "Claycop". La arcilla azul resultante se utiliza como suspensión, por ejemplo, para la oxidación de tioles a disulfuros . Claycop también se utiliza para convertir ditioacetales en carbonilos. [ 23 ] Un reactivo relacionado, basado en montmorillonita , ha demostrado ser útil para la nitración de compuestos aromáticos. [ 24 ]

Electroganancia

El nitrato de cobre(II) también puede utilizarse para la electroobtención de cobre a pequeña escala con amoníaco ( NH₃ ) como subproducto. [ 25 ]

Referencias

  1. 1 2 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. 1 2 3 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 modificación β de Cu(NO 3 ) 2 ". Z. Anorg. Allg. Chem . 621 (7): 1261– 1265. doi : 10.1002/zaac.19956210727 .
  3. ↑ Manual de ingeniería química de Perry (7.ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. 1997. ISBN  0070498415.
  4. ↑ Sigma-Aldrich Co. , nitrato de cobre(II) .
  5. ↑ "SDS - Nitrato de cobre(II)" . fishersci.com . ThermoFisher Scientific. 24 de diciembre de 2021. Consultado el 6 de noviembre de 2025 .
  6. ↑ "Guía de bolsillo de NIOSH sobre riesgos químicos" .
  7. ↑ Pass y Sutcliffe (1968). Química inorgánica práctica . Londres: Chapman and Hall.
  8. 1 2 3 4 5 6 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. pág. 1190. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  9. ↑ "Buttgenbachita" . www.mindat.org .
  10. ↑ "Gerhardtite" . www.mindat.org .
  11. ↑ «Ruaite» . www.mindat.org .
  12. ↑ «Likasita» . www.mindat.org .
  13. ↑ Duffin, B.; Wallwork, SC (1966). "La estructura cristalina de los nitratos anhidros y sus complejos. II. El complejo 1:1 de nitrato de cobre(II)-nitrometano". Acta Crystallographica . 20 (2): 210– 213. doi : 10.1107/S0365110X66000434 .
  14. ↑ Addison, CC; Hathaway, BJ (1958). "628. La presión de vapor del nitrato de cobre anhidro y su peso molecular en estado gaseoso". Journal of the Chemical Society : 3099–3106 . doi : 10.1039/JR9580003099 .
  15. ↑ 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 .
  16. ↑ Dornberger-Schiff, K.; Leciejewicz, J. (1958). "Zur Struktur des Kupfernitrates Cu (NO 3 ) 2. 1,5H 2 O ". Acta Cristalográfica . 11 (11): 825– 826. doi : 10.1107/S0365110X58002322 .
  17. ↑ Morosin, B. (1970). "La estructura cristalina de Cu(NO 3 ) 2 .2.5H 2 O". Acta Crystallographica Section B . 26 (9): 1203– 1208. doi : 10.1107/S0567740870003898 .
  18. ↑ Zibaseresht, R.; Hartshorn, RM (2006). "Dinitrato de hexaacuocobre(II): ausencia de distorsión de Jahn-Teller". Acta Crystallographica Sección E. 62 : i19 – i22. doi : 10.1107/S1600536805041851 .
  19. 1 2 3 Richardson, H. Wayne. «Compuestos de cobre». Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a07_567 . ISBN 978-3-527-30673-2..
  20. ↑ 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.
  21. ↑ Addison, CC; Logan, N.; Wallwork, SC; Garner, CD (1971). "Aspectos estructurales de los grupos nitrato coordinados". Quarterly Reviews, Chemical Society . 25 (2): 289. doi : 10.1039/qr9712500289 .
  22. ↑ Menke JB (1925). "Nitración con nitratos". Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas . 44 : 141. doi : 10.1002/recl.19250440209 .
  23. ↑ Balogh, M. (15 de abril de 2001). "Nitrato de cobre(II)–Arcilla bentonita K10". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X .
  24. ↑ Collet, Christine (1990). "Las arcillas dirigen la nitración aromática". Angewandte Chemie International Edition in English . 29 (5): 535– 536. doi : 10.1002/anie.199005351 .
  25. ^ 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 .