Nitrato de cobre (Cu (NO3) 2): Estrutura, Propriedades, Usos - Ciência - 2023

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o nitrato de cobre (II) ou nitrato cúprico, cuja fórmula química é Cu (NO3)2, é um sal inorgânico brilhante com atraentes cores azul-esverdeadas. É sintetizado em escala industrial a partir da decomposição de minerais de cobre, incluindo os minerais gerhardita e rouaíta.

Outros métodos mais viáveis, em termos de matéria-prima e quantidades desejadas de sal, consistem em reações diretas com o cobre metálico e seus compostos derivados. Quando o cobre está em contato com uma solução concentrada de ácido nítrico (HNO3), ocorre uma reação redox.

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

Cu (s) + 4HNO3(conc) => Cu (NO3)2(ac) + 2H2O (l) + 2NO2(g)


Dióxido de nitrogênio (NO2) é um gás marrom prejudicial; a solução aquosa resultante é azulada. O cobre pode formar o íon cuproso (Cu+), o íon cúprico (Cu2+) ou o íon menos comum Cu3+; entretanto, o íon cuproso não é favorecido em meio aquoso por muitos fatores eletrônicos, energéticos e geométricos.

O potencial de redução padrão para Cu+ (0,52 V) é maior do que Cu2+ (0,34 V), o que significa que o Cu+ é mais instável e tende a ganhar um elétron para se tornar Cu (s). Esta medição eletroquímica explica porque CuNO não existe3 como um produto de reação, ou pelo menos em 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 se coordenar com as moléculas de água - capazes de formar ligações de hidrogênio - ele se cristaliza como Cu (NO3)23H2O ou Cu (NÃO3)26h2O. Estas são as três formas de sal mais disponíveis no mercado.


O peso molecular do sal seco é de 187,6 g / mol, somando a esse valor 18 g / mol para cada molécula de água incorporada ao sal. Sua densidade é igual a 3,05 g / mL, e 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 sim sublima.

Todas as três formas de nitrato de cobre são altamente solúveis em água, amônia, dioxano e etanol. Seus pontos de fusão caem 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 NO nocivos2:

2 Cu (NÃO3)2(s) => 2 CuO (s) + 4 NO2(g) + O2(g)

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

Configuração eletronica

A configuração do elétron para o íon Cu2+ é [Ar] 3d9, apresentando paramagnetismo (o elétron no orbital 3d9 está desemparelhado).


Sendo o cobre um metal de transição do quarto período da tabela periódica, tendo perdido dois de seus elétrons de valência devido à ação do HNO3, você ainda tem os orbitais 4s e 4p disponíveis para formar ligações covalentes. Ainda mais, o Cu2+ ele pode usar dois de seus orbitais 4d mais externos para se coordenar com até seis moléculas.

Ânions NÃO3– são planos, e para o Cu2+ pode coordenar com eles deve ter hibridização sp3d2 que permite adotar uma geometria octaédrica; isso evita que os ânions3– eles "batem" uns nos outros.

Isso é conseguido por Cu2+, colocando-os em um plano quadrado em torno um do outro. A configuração resultante para o átomo de Cu dentro do sal é: [Ar] 3d94s24p6.

Estrutura química

Na imagem superior, uma molécula isolada de Cu (NO3)2 na fase gasosa. Os átomos de oxigênio do ânion nitrato se coordenam diretamente com o centro de cobre (esfera de coordenação interna), formando quatro ligações Cu - O.

Possui uma geometria molecular de plano quadrado. O plano é desenhado pelas esferas vermelhas nos vértices e pela esfera de cobre no centro. As interações na fase gasosa são muito fracas devido às repulsões eletrostáticas entre os grupos NO.3–.

Porém, na fase sólida os centros de cobre formam ligações metálicas –Cu - Cu–, criando cadeias poliméricas de cobre.

Moléculas de água podem formar ligações de hidrogênio com grupos NO3–, e estes oferecerão pontes de hidrogênio para outras moléculas de água, e assim por diante até criar uma esfera de água em torno do Cu (NO3)2.

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

O sal é formado a partir de um íon Cu2+ e dois íons NO3–, conferindo-lhe uma cristalinidade característica dos compostos iônicos (ortorrômbico para o sal anidro, romboédrico para os sais hidratados). No entanto, as ligações são de natureza mais covalente.

Formulários

Devido às cores fascinantes do nitrato de cobre, este sal encontra aplicação como aditivo em cerâmica, em superfícies metálicas, em alguns 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, seja como fungicida, herbicida ou como preservativo de madeira.

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

Também é usado como um reagente clássico em laboratórios de ensino para mostrar as reações em 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.

- Ele se decompõe em altas temperaturas liberando gases irritantes, incluindo NO2.

- No corpo humano, pode causar danos crônicos aos sistemas cardiovascular e nervoso central.

- Pode causar irritação no trato gastrointestinal.

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

Referências

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