can_az (can_az) wrote,
can_az
can_az

Category:

Аммиакаты меди, реактив Швейцера

Сегодня трудился над этим лит обзором. Если кому-то пригодится - буду рад. Если кто-то не понял - ничего страшного.

Аммиакаты – это комплексные соединения, в которых функции лигандов выполняют молекулы аммиака NH3. Более точное название комплексов, содержащих аммиак во внутренней сфере – аммины; однако молекулы NH3 могут находиться не только во внутренней, но и во внешней сфере соединения – аммиаката.

 

Соли аммония и аммиакаты обычно рассматривают как два близких по составу и многим свойствам вида комплексных соединений, первые — аммиака с кислотами, вторые — аммиака с солями преимущественно тяжелых металлов.

Аммиачные комплексы обычно получают при взаимодействии солей или гидроксидов металлов с аммиаком в водных или неводных растворах, либо обработкой тех же солей в кристаллическом состоянии газообразным аммиаком: Например, аммиачный комплекс меди образуется в результате реакции:

Cu2+ + 4NН3 → [Cu(NH3)4]2+

Химическая связь молекул аммиака с комплексообразователем устанавливается через атом азота, который служит донором неподеленной пары электронов.

Образование амминокомплексов в водных растворах происходит путем последовательного замещения молекул воды во внутренней сфере аквакомплексов на молекулы аммиака:

[Cu(H2O)4]2+ + NH3 . H2O [Cu(H2O)3(NH3)]2+ + 2 H2O;

[Cu(H2O)3(NH3)]2+ + NH3 . H2O [Cu(H2O)2(NH3)2]2+ + 2H2O

Не следует забывать и о взаимодействии аммиака с анионом соли. Реакция образования тетрааммиаката меди из медного купороса и водного раствора аммиака выглядит следующим образом:

CuSO4 + 2NH3 +2H2O = Cu(OH)2 + (NH4)2SO4

Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2

Другое название получившегося соединения – реактив Швейцера, в чистом виде – взрывоопасное соединение, часто применяемое как растворитель целлюлозы и в производстве медно-аммиачных волокон.

Самые устойчивые среди аммиачных комплексов:

-  [Co(NH3)6]3+ (b6 = 1,6 . 1035),

-  [Cu(NH3)4]2+ (b4 = 7,9 . 1012),

-  [Zn(NH3)4]2+ (b4 = 4,2 . 109) и некоторые другие.

Аммиакаты разрушаются при любых воздействиях, которые удаляют (при нагревании) или разрушают (действием окислителя) молекулу аммиака, переводят аммиак в кислотной среде в катион аммония (катион аммония не содержит неподеленных пар электронов и поэтому не может выполнять функции лиганда), либо связывают центральный атом комплекса, например, в виде малорастворимого осадка:

[Ni(NH3)6]Cl2 = NiCl2 + 6 NH3(г)

[Cu(NH3)4]SO4 + 6 Br2 = CuSO4 + 12 HBr + 2 N2(г)

[Ni(NH3)6]SO4 + 3 H2SO4 = NiSO4 + 3 (NH4)2SO4

[Cu(NH3)4](OH)2 + Na2S + 4 H2O = CuS¯ + 2 NaOH + 4 NH3 . H2O (4)

Аммиакаты различаются как по составу [Ag(NH3)2]+, [Ni(NH3)4]2+, так и по устойчивости в водных растворах, используются в аналитической химии для обнаружения и разделения ионов металлов.

При нагревании (в зависимости от давления – от 80 до 140 ºС) и пониженном давлении аммиакаты меди могут терять аммиак и переходить из формы тетраамиаката к диамиакату, что показано на примере аммиакатов нитрата меди в экспериментальной работе (2).

При более интенсивном химическом разложении нитрат меди может разложиться до воды, азота и меди. В таблице 1 приведены сравнительные характеристики тетраамиаката нитрата меди и нитрата аммония.

Таблица 1: Сравнительные характеристики тетрааммиаката нитрата меди и нитрата аммония (3)

Вещество

Формула

Плот­ность (г/смэ)

Теплота образо­вания (кал /моль)

Уравнение реакции разложения

Теплота реакции разложения

Объем газов (л/кг)

ккал/молы

ккал/кг

Нитрат аммония

NH4NO3

1,73

87.3

2H2Oпар+N2+1/2O2

28

360

980

Тетрааммиакат нитрата меди

[Си(NН3)4] (N03)2

 

196.2

6H2O+3N2+Cuж

148

580

790

 

Значительно большая (в 1.6—1.7 раза, считая на единицу веса) по сравнению с NH4N03 теплота термического разложения тетрааммиаката нитрата меди позволяет предполагать, что в них сравнительно легко могут быть инициированы реакции горе­ния или взрыва. В 1964 г. Преллером (4) были изучены чувствительность и некоторые взрывчатые свойства аммиакатов меди (II,. кобальта (III) и никеля (II). Оказалось, что эти соединения обладают значительными взрывчатыми свой­ствами и скорость их детонации соста­вляет 2400—3500 м/сек.

Исследователи провели также изучение горения тетрааммиаката нитрата меди. Температура вспышки этого соединения составила 288ºС при скорости нагревания 20 град./мин. Экспериментально установлена способность аммиаката меди к горению при повышенном давлении (не менее 60 атм.). Этот факт еще раз подтверждает выдвинутое по­ложение, согласно которому всякая химическая система, в которой может протекать экзотермическая химическая реакция, при подборе соответствующих условий должна оказаться способной к распространению в ней реакции горения.

Находящаяся в тетраммиакате медь (II) может восстанавливаться до (I) с получением диаммиаката одновалентной меди. Пример подобной реакции – взаимодействие синего тетрааммиаката меди с медной стружкой при комнатной температуре, небольшом перемешивании и отсутствии взаимодействия с воздухом. В ходе реакции синий цвет исчезает.

[Cu(NH3)4](OH)2 + Cu = 2[Cu(NH3)2](OH)

Диаммиакат одновалентной меди легко окисляется до тетраммиаката при взаимодействии с кислородом воздуха.

4[Cu(NH3)2](OH) + 2H2O + O2 + 8NH3 = 4[Cu(NH3)4](OH)2

Заключение: подобную работу следовало провести давно. Затронут огромный пласт знаний по аммиакатам тяжелых металлов, в частности – меди, которые, возможно, стоит изучать и дальше в дополнение к нашим наработкам и исследованиям.

Ярким примером этому служит диссертация СЕРГЕЕВА  АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА на тему: «ВЛИЯНИЕ  АММИАКАТОВ  НА ФОТОСИНТЕЗ, ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И  ЭФФЕКТИВНОСТЬ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  УДОБРЕНИЙ» где обстоятельно доказывается польза применения аммиакатов тяжелых металлов в качестве удобрения для улучшения продуктивности и фотосинтеза растений.

 

Список использованной литературы:

 

  1. Материалы с сайта http://ru.wikipedia.org
  2. Аммиакаты нитрата меди (II) Cu(NH3)4(NO3)2 и Cu(NH3)2(NO3)2. Термолиз при пониженном давлении. С.С. Дюкарев, И.В. Морозов, Л.Н. Решетова, О.В. Гузь, И.В. Архангельский, Ю.М. Коренев, Ф.М. Спиридонов. Журнал Неорг.Хим. 1999
  3. Ж 9, 1968 г.  УДК 542.4: 541.49  ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБНОСТИ К ГОРЕНИЮ АММИАКАТОВ НИТРАТОВ МЕДИ И КОБАЛЬТА А. А. Шидловский и В. В. Горбунов
  4. Н. Р г е 11 е г, Explosivsto'f. , 12, 8, 173 (1964)
  5. Материалы с сайта http://www.alhimik.ru. Методическое пособие для учащихся  (МИТХТ)
  6. Мастериалы с сайта http://chemistry-chemists.com
Tags: наука, химия
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments