硝酸铜是铜(II)的硝酸盐,化学式为Cu(NO3)2。无水物和水合物都是蓝色晶体,但性质有很大不同。水合硝酸铜常用于在学校中演示原电池反应。
性质
水合硝酸铜与无水硝酸铜性质有很大差异。
无水物
亮蓝色的无水硝酸铜(Cu(NO3)2)是一种易挥发的固体,在真空中升华。气态时,Cu(NO3)2单体为平面正方结构,每个Cu原子与四个氧原子相连,冷凝时则发生聚合。[1]
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气态时Cu(NO3)2单体的大致结构。[2]
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水合物
含2.5个结晶水的Cu(NO3)2(H2O)2.5中,中心铜被水分子和硝酸根包围,为八面体配位。[1]
该水合物在170 °C左右分解为氧化铜、二氧化氮和氧气:
- 2Cu(NO3)2(s) → 2CuO(s) + 4NO2(g) + O2(g)
可通过热分解硝酸铜并将产生的气体导入水中来制取硝酸。该方法与奥斯瓦法最后一步类似。
- 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
- 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
浸过硝酸铜的薄木条在火焰下发出翡翠绿色的光,加入硝酸镁则会产生橙绿色。
合成
含水的Cu(NO3)2加热会水解生成碱式盐,进一步加热分解为氧化铜,因此无法通过加热水合物来制取无水硝酸铜。
无水Cu(NO3)2可由金属铜与N2O4反应制备:[3]
- Cu + 2N2O4 → Cu(NO3)2 + 2NO
硝酸铜也可由铜与硝酸银溶液发生置换反应得到。
有机合成中的应用
硝酸铜与乙酸酐的混合物(Menke condition)以发现的荷兰化学家命名,是有机合成中有用的硝化剂,用于芳香化合物的硝化。[4]
硝酸铜承载到黏土(蒙脱土)上后,称为粘土铜试剂(Claycop),可用于氧化硫醇至二硫化物,转化缩硫醛为羰基化合物,[5]以及硝化芳香化合物,[6]从而避免大量使用混酸造成的环境污染。
参考资料
- ^ 1.0 1.1 Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press (1984). ISBN 0-19-855370-6.
- ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
- ^ Jolly, W. L. "The Synthesis and Characterization of Inorganic Compounds" Prentice Hall, London, 1970
- ^ Menke J.B. Nitration with nitrates. Recueil des Travaux Chimiques des Payes-Bas. 1925, 44: 141.
- ^ Balogh, M. "Copper(II) Nitrate–K10 Bentonite Clay" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
- ^ Collet, C.; Delville, A.; Laszlo, P. “Clays Direct Aromatic Nitration” Angewandte Chemie International Edition in English, 2003, Volume 29, Issue 5 , Pages 535 - 536. DOI 10.1002/anie.199005351.
外部链接
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