The nitrat tembaga (II) atau nitrat tembaga, rumus kimia Cu (NO 3 ) 2 , adalah terang dan warna yang menarik biru-hijau garam anorganik. Itu disintesis pada skala industri dari penguraian mineral tembaga, termasuk mineral gerhardite dan rouaite.
Metode lain yang lebih layak, dalam hal bahan mentah dan jumlah garam yang diinginkan, terdiri dari reaksi langsung dengan logam tembaga dan senyawa turunannya. Ketika tembaga bersentuhan dengan larutan pekat asam nitrat (HNO 3 ), reaksi redoks terjadi.
Dalam reaksi ini, tembaga teroksidasi dan nitrogen direduksi sesuai dengan persamaan kimia berikut:
Cu (s) + 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 encer yang dihasilkan berwarna kebiruan. Tembaga dapat membentuk ion cuprous (Cu + ), ion cupric (Cu 2+ ), atau ion kurang umum Cu 3+ ; Namun, ion berbentuk cupus tidak disukai dalam media air oleh banyak faktor elektronik, energi, dan geometris.
Potensi reduksi standar untuk Cu + (0,52V) lebih besar dari pada Cu 2+ (0,34V), yang berarti Cu + lebih tidak stabil dan cenderung mendapatkan elektron menjadi Cu (s ). Pengukuran elektrokimia ini menjelaskan mengapa CuNO 3 tidak ada sebagai produk reaksi, atau setidaknya dalam air.
Sifat fisik dan kimia
Tembaga nitrat bersifat anhidrat (kering) atau terhidrasi dengan proporsi air yang berbeda. Anhidrida adalah cairan berwarna biru, tetapi setelah berkoordinasi dengan molekul air - mampu membentuk ikatan hidrogen - anhidrida 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 tersedia di pasaran.
Berat molekul untuk garam kering adalah 187,6 g / mol, ditambah dengan nilai ini 18 g / mol untuk setiap molekul air yang dimasukkan ke dalam garam. Densitasnya sama dengan 3,05 g / mL, dan berkurang untuk setiap molekul air yang dimasukkan: 2,32 g / mL untuk garam tri-hidrat, dan 2,07 g / mL untuk garam terhidrasi heksa. Itu tidak memiliki titik didih, melainkan menyublim.
Ketiga bentuk tembaga nitrat sangat larut dalam air, amonia, dioksan, dan etanol. Titik lelehnya turun saat molekul lain ditambahkan ke bidang koordinasi luar tembaga; fusion diikuti dengan dekomposisi termal tembaga nitrat, menghasilkan gas beracun dari NO 2 :
2 Cu (NO 3 ) 2 (s) => 2 CuO (s) + 4 NO 2 (g) + O 2 (g)
Persamaan kimia di atas adalah untuk garam anhidrat; untuk garam terhidrasi, uap air juga akan diproduksi di sisi kanan persamaan.
Konfigurasi elektronik
Konfigurasi elektron untuk ion Cu 2+ adalah 3d 9 , menunjukkan paramagnetisme (elektron dalam orbital 3d 9 tidak berpasangan).
Karena tembaga adalah logam transisi periode keempat dari tabel periodik, dan kehilangan dua elektron valensinya karena aksi HNO 3 , ia masih memiliki orbital 4s dan 4p yang tersedia untuk membentuk ikatan kovalen. Selanjutnya, Cu 2+ dapat menggunakan dua orbital 4d terluarnya untuk berkoordinasi dengan hingga enam molekul.
NO 3 - anion berbentuk datar, dan agar Cu 2+ dapat berkoordinasi dengannya, ia harus memiliki hibridisasi sp 3 d 2 yang memungkinkannya mengadopsi geometri oktahedral; hal ini mencegah anion NO 3 - untuk "saling bertabrakan".
Ini dicapai dengan Cu 2+ , menempatkannya dalam bidang persegi mengelilingi satu sama lain. Konfigurasi yang dihasilkan untuk atom Cu di dalam garam adalah: 3d 9 4s 2 4p 6 .
Struktur kimia
Pada gambar atas, molekul terisolasi Cu (NO 3 ) 2 diwakili dalam fasa gas. Atom oksigen dari anion nitrat berkoordinasi langsung dengan pusat tembaga (bola koordinasi internal), membentuk empat ikatan Cu - O.
Ia memiliki geometri molekul bidang persegi. Bidang digambar oleh bola merah di simpul dan bola tembaga di tengah. Interaksi dalam fase gas sangat lemah karena tolakan elektrostatik antara NO 3 - kelompok .
Namun, dalam fase padat, pusat tembaga membentuk ikatan logam –Cu - Cu–, menciptakan rantai tembaga polimer.
Molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen dengan NO 3 - kelompok , dan ini akan menawarkan ikatan hidrogen molekul air lainnya, dan seterusnya sampai menciptakan sebuah bola air di sekitar Cu (NO 3 ) 2.
Dalam bidang ini Anda dapat memiliki 1 hingga 6 tetangga eksternal; karenanya garam mudah terhidrasi untuk menghasilkan garam tri dan heksa terhidrasi.
Garam terbentuk dari satu ion Cu 2+ dan dua ion NO 3 - , memberikannya karakteristik kristalinitas senyawa ionik (ortorombik untuk garam anhidrat, rombohedral untuk garam terhidrasi). Namun, ikatan tersebut lebih bersifat kovalen.
Aplikasi
Karena warna tembaga nitrat yang mempesona, garam ini digunakan sebagai aditif dalam keramik, permukaan logam, beberapa kembang api, dan juga dalam industri tekstil sebagai mordan.
Ini adalah sumber tembaga ionik yang baik untuk banyak reaksi, terutama yang mengkatalisis reaksi organik. Ia juga menemukan kegunaan yang mirip dengan nitrat lain, baik sebagai fungisida, herbisida atau sebagai pengawet kayu.
Kegunaan utama dan terbaru lainnya adalah dalam sintesis katalis CuO, atau bahan dengan kualitas fotosensitif.
Ini juga digunakan sebagai reagen klasik di laboratorium pengajaran untuk menunjukkan reaksi di dalam sel volta.
Resiko
- Ini adalah agen pengoksidasi kuat, berbahaya bagi ekosistem laut, mengiritasi, beracun dan korosif. Penting untuk menghindari semua kontak fisik secara langsung dengan reagen.
- Ini tidak mudah terbakar.
- Ini terurai pada suhu tinggi melepaskan gas yang mengiritasi, termasuk NO 2 .
- Dalam tubuh manusia dapat menyebabkan kerusakan kronis pada sistem kardiovaskular dan saraf pusat.
- Dapat menyebabkan iritasi pada saluran gastrointestinal.
- Menjadi nitrat, di dalam tubuh menjadi nitrit. Nitrit merusak kadar oksigen darah dan sistem kardiovaskular.
Referensi
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, hal-810.
- Ilmu MEL. (2015-2017). Ilmu MEL. Diperoleh pada 23 Maret 2018, dari MEL Science: melscience.com
- ResearchGate GmbH. (2008-2018). ResearchGate. Diperoleh pada 23 Maret 2018, dari ResearchGate: researchgate.net
- Lab Sains. Lab Sains. Diperoleh pada 23 Maret 2018, dari Science Lab: sciencelab.com
- Whitten, Davis, Peck, & Stanley. (2008). Chemistry (edisi ke delapan). hal-321. CENGAGE Learning.
- Wikipedia. Wikipedia. Diperoleh pada 22 Maret 2018, dari Wikipedia: en.wikipedia.org
- Aguirre, Jhon Mauricio, Gutiérrez, Adamo, & Giraldo, Oscar. (2011). Rute sederhana untuk sintesis garam hidroksi tembaga. Jurnal Masyarakat Kimia Brasil, 22 (3), 546-551