Нитрат меди(II)

Нитра́т ме́ди(II) — неорганическое вещество с формулой ${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}}}$, является солью двухвалентной меди и азотной кислоты. Безводный нитрат меди(II) представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. При поглощении влаги образует кристаллогидраты голубого цвета.

Нитрат меди(II)
Систематическое название	Нитрат меди(II)
Другие названия	Медь азотнокислая
Химическая формула	Cu(NO3)2
Внешний вид	Бесцветные кристаллы (безводный) Голубые кристаллы (кристаллогидраты)
Свойства
Молярная масса	безводный: 187,57 г/моль; тригидрат: 241.63 г/моль; гексагидрат: 295,69 г/моль
Температура плавления	безводный: 255 °C; тригидрат: 114,5 °C; гексагидрат: 24,4 °C
Температура разложения	безводный: 170 °C
Плотность	безводный: 3,05 г/см³; тригидрат: 2,32 г/см³; гексагидрат: 2,074 г/см³
Растворимость в воде	124,7 г/100 мл
Токсикологические данные
LD50	тригидрат: 940 мг/кг
Структура
Кристаллическая решётка	безводный: ромбическая; тригидрат: ромбическая; гексагидрат: триклинная; 1,5- и 2,5-гидраты: моноклинная
Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования	безводный: −310 кДж/моль; тригидрат: −1217 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+192 Дж/(К·моль)
Стандартная энергия образования Гиббса	−117 кДж/моль
Классификация
Регистрационный номер CAS	10031-43-3
Регистрационный номер EINECS	221-838-5
ChEBI	78036
Номер ООН	1477
Код SMILES	[Cu++].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O
Код InChI	InChI=1S/Cu.2NO3/c;2*2-1(3)4/q+2;2*-1
Безопасность
R-фразы	R8, R22, R34
S-фразы	S17, S26, S36/37/39, S45, S60
H-фразы	H272, H314, H318, H302
P-фразы	P221, P210, P303+P361+P353, P305+P351+P338, P405, P501
Пиктограммы опасности
Пиктограммы опасности СГС
NFPA 704	0 1 3 OX
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Нахождение в природе

Нитрат меди(II) (в форме осно́вной соли) встречается в природе в виде минералов герхардтита и руаита. Свойства минералов представлены в таблице:

	Герхардтит	Руаит
Состав	Cu2NO3(OH)3	Cu2NO3(OH)3
Цвет	зелёный	темно-зелёный
Сингония	орторомбическая	моноклинная
Плотность, г/см³	3,40—3,43	3,38
Твердость	2	2

Физические свойства

Безводный нитрат меди(II) при нормальных условиях — твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде (124,7 г/100 г H₂O при 20 °C; 207,7 г/100 г H₂O при 80 °C), этаноле, метаноле, этилацетате, ацетонитриле, ДМСО.

При кристаллизации из водных растворов образует ряд кристаллогидратов: нона-, гекса- и тригидраты. Также известны кристаллогидраты, содержащие 1,5 и 2,5 молекулы H₂O. Параметры кристаллической решетки кристаллогидратов:

• Cu(NO₃)₂·6H₂O: триклинная сингония, пространственная группа P1, параметры ячейки a = 0,591 нм, b = 0,777 нм, c = 0,543 нм, α = 97,65°, β = 93,88°, γ = 72,53°, Z = 1.
• Cu(NO₃)₂·3H₂O: ромбическая сингония, пространственная группа Pmn2₁, параметры ячейки a = 1,12 нм, b = 0,505 нм, c = 0,528 нм, Z = 4.
• Cu(NO₃)₂·2,5H₂O: моноклинная сингония, пространственная группа I2/a, параметры ячейки a = 1,64539 нм, b = 0,49384 нм, c = 1,59632 нм, β = 93,764°, Z = 8.
• Cu(NO₃)₂·1,5H₂O: моноклинная сингония, пространственная группа C2/c, параметры ячейки a = 2,22 нм, b = 0,490 нм, c = 1,54 нм, β = 48°, Z = 8.

Гексагидрат разлагается при нагревании до 100 °C в вакууме. Тригидрат разлагается при 120 °C.

Химические свойства

Разложение

Нитрат меди(II) при нагревании разлагается с образованием оксида меди(II) и диоксида азота:

${\mathsf {2Cu(NO_{3})_{2}\ {\xrightarrow {t>170^{\circ }C}}\ 2CuO+\!\ 4NO_{2}\!\uparrow +\!\ O_{2}\!\uparrow }}$

Образовавшийся диоксид азота можно использовать для лабораторного получения азотной кислоты. Реакция протекает в горячей воде:

${\mathsf {3NO_{2}+H_{2}O\ \xrightarrow {^{o}t} \ 2HNO_{3}+NO\!\uparrow }}$

Гидролиз

Нитрат меди(II) в водном растворе диссоциирует на ионы с одновременной гидратацией катиона:

${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}+4\ H_{2}O\longrightarrow \ [Cu(H_{2}O)_{4}]^{2+}+2\ NO_{3}^{-}}}$

Катион тетрааквамеди(II) подвергается обратимому гидролизу:

${\mathsf {[Cu(H_{2}O)_{4}]^{2+}+\ H_{2}O\rightleftarrows \ [Cu(H_{2}O)_{3}(OH)]^{+}+\ H_{3}O^{+}}},\ pK_{a}\ =7,34$

В упрощённом виде:

${\mathsf {Cu^{2+}+\ H_{2}O\rightleftarrows \ CuOH^{+}+\ H^{+}}}$

Обменные реакции

В водных растворах нитрат меди(II) вступает в реакции ионного обмена, характерные для растворимых солей двухвалентной меди, например:
с щёлочью (выпадает голубой осадок)

${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}+2NaOH\longrightarrow Cu(OH)_{2}\!\downarrow +\!\ 2NaNO_{3}}}$

с фосфатом натрия (выпадает синий осадок)

${\mathsf {3Cu(NO_{3})_{2}+2\ Na_{3}PO_{4}+3\ H_{2}O\longrightarrow \ Cu_{3}(PO_{4})_{2}\cdot 3H_{2}O\!\downarrow +6\ NaNO_{3}}}$

с жёлтой кровяной солью (выпадает красный осадок)

${\mathsf {2Cu(NO_{3})_{2}+\ K_{4}[Fe(CN)_{6}]\longrightarrow \ Cu_{2}[Fe(CN)_{6}]\!\downarrow +4\ KNO_{3}}}$

с концентрированным раствором аммиака (раствор приобретает тёмно-синий цвет)

${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}+4\ NH_{3}\cdot H_{2}O\longrightarrow \ [Cu(NH_{3})_{4}](NO_{3})_{2}+4\ H_{2}O}}$

с азидами щелочных металлов (выпадает коричневый осадок азида меди(II))

${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}+2MeN_{3}\ {\xrightarrow {0-10^{\circ }C}}\ Cu(N_{3})_{2}\!\downarrow +\!\ 2MeNO_{3}\ (Me\ =\ Li,\ Na)}}$

Прочие реакции

Нитрат меди(II) реагирует с растворами гидроксиламина (при кипении) и гидразина с выпадением белого осадка азида меди(I):

${\mathsf {4Cu(NO_{3})_{2}+18(NH_{2}OH\cdot H_{2}O)\longrightarrow 4CuN_{3}\!\downarrow +\!\ 9N_{2}O\!\uparrow +\!\ 12NH_{3}\!\uparrow +\!\ 27H_{2}O}}$

${\mathsf {4Cu(NO_{3})_{2}+(N_{2}H_{4}\cdot H_{2}O)+4NaOH\longrightarrow 4CuN_{3}\!\downarrow +\ N_{2}\!\uparrow +4NaN_{3}+5H_{2}O}}$

Нитрат меди(II) реагирует с жидким тетраоксидом диазота с выпадением темно-зелёного осадка (аддукта):

${\mathsf {Cu(NO_{3})_{2}+\ N_{2}O_{4}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}\cdot N_{2}O_{4}\!\downarrow }}$

Получение

Нитрат меди(II) может быть получен растворением в азотной кислоте металлической меди, оксида меди(II) или гидроксида меди(II):

${\mathsf {Cu+4HNO_{3}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\!\uparrow +2H_{2}O}}$

${\mathsf {CuO+2HNO_{3}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}$

${\mathsf {Cu(OH)_{2}+2HNO_{3}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}$

Безводный нитрат меди(II) может быть получен при взаимодействии меди с тетраоксидом диазота. Реакция протекает при 80 °C в этилацетате):

${\mathsf {Cu+2N_{2}O_{4}\ \xrightarrow {^{o}t,kat} \ Cu(NO_{3})_{2}+2NO\!\uparrow }}$

Применение

Нитрат меди(II) используют для получения чистого оксида меди(II), медьсодержащих катализаторов, как фунгицид, протраву при крашении тканей.

В сочетании с уксусным ангидридом используется в органическом синтезе в качестве реагента для нитрования ароматических соединений (т. н. «условия Менке»).

Токсичность

Нитрат меди(II) является умеренно-токсичным веществом — LD₅₀ для крыс перорально 950 мг/кг (тригидрат).

При контакте с кожей и слизистыми оболочками вызывает раздражение, при попадании в глаза — сильное раздражение с риском помутнения роговицы.

Представляет опасность для окружающей среды — LC₅₀ для рыб 0,29 мг/л в течение 96 ч.