硝酸銅(II)は、式Cu(NO 3 ) 2 · x(H 2 O)で表される無機化合物のファミリーのどのメンバーも指します。水和物は吸湿性の青色の固体です。無水硝酸銅は青緑色の結晶を形成し、150～200 °C (302～392 °F)で真空中で昇華します。[ 7 ] [ 8 ]一般的な水和物は、半五水和物と三水和物です。
発生
理想的なCu(NO 3 )の組成式を持つ鉱物、またはその水和物は知られていない。
リカサイト（Cu 3 (NO 3 )(OH) 5 · 2H 2 O）とブットゲンバカイト（Cu 19 (NO 3 ) 2 (OH) 32 Cl 4 · 2H 2 O）は関連鉱物である。天然の塩基性硝酸銅には、希少鉱物であるゲルハルト石とルアイトがあり、どちらもCu 2 (NO 3 )(OH) 3の多形です。より複雑な塩基性で水和した塩化物を含む天然塩は、ブトゲンバカイトです。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
構造
水和硝酸銅(II)
5つの水和物が報告されている。一水和物（Cu(NO 3 ) 2 · 2H 2 O）、一水和物（2Cu(NO 3 ) 2 · 3H 2 O）、半五水和物（Cu(NO 3 ) 2 · 2.5H 2 O）、三水和物（Cu(NO 3 ) 2 · 3H 2 O）、および六水和物（[ Cu(OH 2 ) 6 ](NO 3 ) 2 ） 。[ 2 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
六水和物の結晶構造は、ほぼ等しい6つのCu−O距離を示しており、八面体型Cu(II)錯体に特徴的なヤーン・テラー歪みの通常の効果は見られなかった。この効果の欠如は、Cu−O結合の弾性を制限する強い水素結合に起因すると考えられたが、おそらく精製過程でニッケルが銅と誤認されたためであろう。
合成と反応
水和硝酸銅(II)
水和硝酸銅は、銅金属またはその酸化物を硝酸で処理することによって調製される。[ 19 ]
- Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2H 2 O + 2NO 2
同様の塩は、銅金属を硝酸銀水溶液で処理することによっても調製できる。この反応は、銅金属が銀イオンを還元する能力を示している。
水溶液中では、水和物はアクア錯体[ Cu(H2O ) 6 ] 2+として存在する。このような錯体は非常に不安定で、銅(II)のd9電子配置のため、配位子の交換が速やかに起こる。
水和した硝酸銅(II)を加熱して脱水しようとすると、Cu(NO 3 ) 2ではなく酸化物が生成する。[ 8 ] 80 °C (176 °F)では、水和物は「塩基性硝酸銅」、Cu 2 (NO 3 )(OH) 3に変化し、 180 °C (356 °F)でCuOに変化する。[ 19 ]この反応性を利用して、硝酸銅を分解するまで加熱し、発生した蒸気を直接水に通すことで硝酸を生成することができる。この方法は、オストワルド法の最後のステップに似ている。式は次のとおりである。
- 2 Cu(NO 3 ) 2 → 2 CuO + 4 NO 2 + O 2
- 3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO
硝酸銅(II)溶液をトリフェニルホスフィン、トリフェニルアルシン、およびトリフェニルスチビンで処理すると、対応する銅(I)錯体[ Cu(R Ph 3 ) 3 ]NO 3 (E = P、As、Sb)が得られる。第V族配位子は酸化物に酸化される。[ 20 ]
無水硝酸銅(II)
無水Cu(NO 3 ) 2 は、数少ない無水遷移金属硝酸塩の 1 つです。水を含む、または水を生成する反応では調製できません。代わりに、銅金属を四酸化二窒素で処理すると、無水Cu(NO 3 ) 2が生成されます。[ 21 ] [ 8 ]
- Cu + 2 N 2 O 4 → Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO
アプリケーション
硝酸銅(II)は様々な用途があり、主な用途は酸化銅(II)への変換で、これは有機化学の様々なプロセスの触媒として使用されます。その溶液は繊維や他の金属の研磨剤として使用されます。[ 19 ]学校の実験室では、化学ボルタ電池の反応 を実演するためによく使用されます。一部のセラミック釉薬や金属緑青の成分でもあります。
電気採掘
硝酸銅(II)は、副産物としてアンモニア( NH3 )を生成する小規模な銅の電解採取にも使用できる。 [ 25 ]
参考文献
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