Растворение оксида меди в азотной кислоте

обсуждение проблем неорганической химии, неорганического материаловедения, химии твердого тела и всего, что с этим связано
inorgancis, materials and solid state chemistry for professionals
Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пт фев 16, 2018 10:52 am

Казалось бы простейшая практическая задача - растворить оксид меди в азотной кислоте с получением нитрата. Ан нет, жизнь подкинула проблемку, которую просто не понимаю.

Что было в исходнике:
Порошок оксида меди (II), древний, более 30 лет выпуска, отобрал 250 г
Азотная кислота, свежая, разбавил до примерно 30%, взял 10% избыток по отношению к оксиду меди.
Весь процесс осуществлял при постоянном перемешивании несколько суток, в процессе добавил еще 30 мл 100% азотной кислоты. Не подогревал (максимум до 40-50 градусов), иначе шло разложение азотки с выделением бурого NO2. Результат несколько ошарашил. Образовалось две фракции - мелкий творожистый белого цвета осадок и маточный раствор изумрудно зеленого цвета. Фракции занимают по объему примерно 50/50. Если с последним понятно (либо основная соль, либо просто "недогидрат" нитрата), то вот с осадком полная засада. Что-то мне не приходит на ум, что это может быть. Может, подскажет кто? А сам пока пойду и посмотрю, что за хим свойства этой субстанции. Может, получу какие-то подсказки...
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 10817
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение avor » Пт фев 16, 2018 11:33 am

А как выглядил исходный оксид? И что было написано на его упаковке. Как быстро образовалась твердая белая фаза и как она образовывалась на поверхности твердого оксида или выпадала из жидкой фазы твердой взвесью. И откуда у вас доступ к 100% азотке и каково ее происхождение.

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пт фев 16, 2018 12:01 pm

Я эксперимент делаю не в домашних условиях, а на работе. Отсюда и доступ. Правда, меня начинают терзать смутные сомнения в ее 100%-ности... Так как процесс шел в колбе при постоянном перемешивании, то сказать, когда сформировался осадок я не могу. Сначала смесь представляла собой черную взвесь порошка оксида меди. Потом потихоньку все зеленело и зеленело. При этом белы осадок формировался в процессе этого "зеленения". Только что проверил - обе фракции растворяются в аммиаке с образованием комплексов меди характерного ярко-синего цвета. Осадок растворяет в той самой азотке с образованием раствора нежно голубого цвета, газ при этом не выделяется. Вывод: 1) азотка явно не 100%-ая (видимо, я забыл, как выглядит 100%-ная азотка, а на этикетке по поводу концентрации ни слова); 2) белый осадок очень похож на гидроксид, только без кристаллогидрата. Или основной нитрат меди.

P.S. Я забыл посмотреть ГОСТ, по которому выпущена кислота... А по нему она 70%-ная. Это немного объясняет полученный результат просто недостаточным количеством использованной кислоты. Будем исправлять сою ошибку ).
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пт фев 16, 2018 1:14 pm

Оказывается, такая тема на химик.ру висит... Там все ответы. Почти все ).
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 2831
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение antabu » Сб фев 17, 2018 5:47 am

Я раствор нитрата меди готовил из реактива основной карбонат меди в прошлом году.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Чт мар 22, 2018 5:38 pm

Итоги следующие:
1) зеленый раствор - раствор нитрата меди, где в координационную сферу меди вместо одной воды входит NO2. При отгонке воды выделяется бурый газ, и раствор становится классического голубого цвета;
2) белый (а скорее, бело-зеленый) осадок - основной нитрат меди (скорее всего). Пр добавлении избытка азотной кислоты легко растворялся и давал тот самый раствор того самого классического голубого цвета.
Вывод: не надо было ошибаться в расчетах количества азотки.

P.S. Сейчас провожу растворение следующей партии оксида меди. При нормальном соотношении реагентов раствор получается синего цвета. Надо только при охлаждении процесс вести, а то он достаточно экзотермичный, что приводит к повышению температуры реакционной среды и к разрушению азотки.
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 2831
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение antabu » Пт мар 23, 2018 6:28 am

Нет, я понимаю, когда металл травят, получается зелёный раствор с NO2, но из оксида как? Напишите предполагаемую реакцию.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пт мар 23, 2018 2:01 pm

antabu писал(а):
Пт мар 23, 2018 6:28 am
Нет, я понимаю, когда металл травят, получается зелёный раствор с NO2, но из оксида как? Напишите предполагаемую реакцию.
Очень все просто. При растворении оксида выделяется тепло, которое разогревает реакционную смесь. Повышение температуры приводит к разложению азотной кислоты (это хорошо видно по выделению бурого газа). У меня этот процесс начинался уже при 50 градусах. Чтобы этого процесса избежать, надо реакцию вести при комнатной температуре. Если в реакциях, то в результате все выглядело следующим образом:
CuO + 2HNO3 + 5H2O = [Cu(H2O)6](NO3)2 + H2O (первый основной процесс)
CuO + НNO3 = CuOHNO3 (белый осадок) (второй основной процесс)
4НNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
[Cu(H2O)6](NO3)2 +NO2 = [Cu(H2O)5NO2](NO3)2 +H2O (зеленый раствор)

Ну или что-то в этом роде. Ничего другого получится при данном соотношении реагентов и их количестве не может.
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пт мар 23, 2018 2:37 pm

В принципе, это практические готовая задача для областной или зональной олимпиады по химии...
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение amik » Сб мар 24, 2018 11:09 pm

Greggon писал(а):
Пт мар 23, 2018 2:01 pm
Ничего другого получится при данном соотношении реагентов и их количестве не может.
Относительно разбавленную азотку, а здесь даже <70% с учётом разбавления, при нагревании не так просто разложить на оксиды азота и воду. Она и перегоняется больше 100 град с весьма незначительным разложением.
Естественнее предположить, что наблюдается простое смешение цветов, синего нитрата мети и жёлтого - раствора NO2. NO2 может взяться, если в исходном оксиде меди есть металлическая медь, об этом косвенно свидетельствует выделение газа в процессе.
Проверьте свой оксид растворением в разбавленной серной, медь должна остаться в осадке.

По катиону [Cu(H2O)5NO2] интересно увидеть подтверждение его существования.

Основной нитрат меди, к слову, имеет более сложную формулу, чем приведённая CuOHNO3
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пн мар 26, 2018 8:23 am

amik писал(а):
Сб мар 24, 2018 11:09 pm
Greggon писал(а):
Пт мар 23, 2018 2:01 pm
Ничего другого получится при данном соотношении реагентов и их количестве не может.
Относительно разбавленную азотку, а здесь даже <70% с учётом разбавления, при нагревании не так просто разложить на оксиды азота и воду. Она и перегоняется больше 100 град с весьма незначительным разложением.
Естественнее предположить, что наблюдается простое смешение цветов, синего нитрата мети и жёлтого - раствора NO2. NO2 может взяться, если в исходном оксиде меди есть металлическая медь, об этом косвенно свидетельствует выделение газа в процессе.
Проверьте свой оксид растворением в разбавленной серной, медь должна остаться в осадке.

По катиону [Cu(H2O)5NO2] интересно увидеть подтверждение его существования.

Основной нитрат меди, к слову, имеет более сложную формулу, чем приведённая CuOHNO3
Есть и такая вероятность. Проверю, когда руки дойдут. Правда, это несколько противоречит тому, что при охлаждении реакционной смеси бурый газ прекращает выделяться, но я слишком давно медь в азотке растворял, чтобы помнить все тонкости. Может, при охлаждении процесс с выделением NO становится основным. К тому же и раствор азотки относительно разбавленный. По основному нитрату я просто очень сильно утрировал, потому что искать его истинную форму - это лезть в Некрасова или подобные монументальные издания. Не хотелось, если честно.
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 2831
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение antabu » Пн мар 26, 2018 9:40 am

Может, окись содержит не металлическую медь, а закись, если её перегрели (при получении), но результаты будут такие же, как и в случае металлической.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пн мар 26, 2018 10:14 am

antabu писал(а):
Пн мар 26, 2018 9:40 am
Может, окись содержит не металлическую медь, а закись, если её перегрели (при получении), но результаты будут такие же, как и в случае металлической.
О, а вот об этом я не подумал. Интересная мысль. Тогда порошок надо отдавать на рентгенофазовый, чтобы её проверить.

А по поводу комплекса - это предположение на химик.ру высказали в похожей теме. Мне показалось оно логичным, поэтому и привел его в качестве объяснения.

P.S. Пробежался поверхностно по литературе. В общем, о комплексах меди с NO2 нигде не говорится, только с NO. Если принять это за точку отсчета, то в моем случае это может свидетельствовать о наличии металлической меди или Cu2О в порошке (хотя не уверен, что закись меди может восстановить азотку до NO, но процесс в любом случае может идти как побочный), так как азотку до NO разложить в таких условиях нереально от слова совсем. Cu2O в качестве примеси к CuO образуется, если оксид меди получать из металлической. Там процесс обязательно идет через стадию формирования закиси. Так что вполне себе допускаю, что моем исходном порошке оксида меди имеется и металлическая медь, и Cu2O в качестве примесей.
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение amik » Пн мар 26, 2018 3:10 pm

Greggon, исключительно ради интереса взял несколько грамм кристаллогидрата нитрата меди, добавил 70%-й азотной кислоты и серьёзно погрел. Никакого зелёного цвета :dontknow: Хотя комплексы [Cu(NO3)3], если верить литературе, образуются в данном случае по полной программе, но они также синие :wink:
Проблема явно в вашем исходном оксиде меди, который неизвестно откуда взялся и о чём вас уже спрашивали буквально во втором посте темы (avor, в частности). Самопал какой-то?
Greggon писал(а):
Пн мар 26, 2018 10:14 am
Cu2O в качестве примеси к CuO образуется, если оксид меди получать из металлической. Там процесс обязательно идет через стадию формирования закиси. Так что вполне себе допускаю, что моем исходном порошке оксида меди имеется и металлическая медь, и Cu2O в качестве примесей.
В нормальном производстве такое недопустимо и низшие формы меди в CuO нормируются на уровне сотых долей процента.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение amik » Пн мар 26, 2018 3:25 pm

Поэтому это не вопрос олимпиады для школьников, а вопрос персонально вам, что не проверяете исходники :wink:
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пн мар 26, 2018 4:34 pm

amik писал(а):
Пн мар 26, 2018 3:25 pm
Поэтому это не вопрос олимпиады для школьников, а вопрос персонально вам, что не проверяете исходники :wink:
Злой вы. Но справедливый ))) Проверю. И когда проясню все спорные моменты, тогда и будет задача для зональной олимпиады ;). Потому как в частностях есть косяки, а вот с общим представлением вроде бы как все верно. Надеюсь, какого-нибудь студента-дипломника заставить эти вопросы решить. Чтобы самому не возиться :).
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение amik » Пн мар 26, 2018 4:59 pm

Ок, отличная может быть задача, если рассматривается реакция Cu2O с азоткой.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пн мар 26, 2018 5:08 pm

amik писал(а):
Пн мар 26, 2018 3:10 pm
Greggon, исключительно ради интереса взял несколько грамм кристаллогидрата нитрата меди, добавил 70%-й азотной кислоты и серьёзно погрел. Никакого зелёного цвета :dontknow: Хотя комплексы [Cu(NO3)3], если верить литературе, образуются в данном случае по полной программе, но они также синие :wink:
Ну тут я могу сказать только то, что при нагреве зеленый комплекс разрушается с выделением бурого газа и образованием синего раствора. Так что условия проводимой вами реакции не соответствует тому, что проходило у меня - ведь вы уже готовый водный комплекс нагревали с концентрированной азоткой. Вот если бы это был оксид меди, а азотки был недостаток, тогда условия были бы похожими.
amik писал(а):
Пн мар 26, 2018 3:10 pm
Проблема явно в вашем исходном оксиде меди, который неизвестно откуда взялся и о чём вас уже спрашивали буквально во втором посте темы (avor, в частности). Самопал какой-то?
Целлофановый пакет, в котором старая советская этикетка со сроком изготовления 1988 год. Не самопал, конечно, но... Много лет прошло с его производства.
amik писал(а):
Пн мар 26, 2018 3:10 pm
Greggon писал(а):
Пн мар 26, 2018 10:14 am
Cu2O в качестве примеси к CuO образуется, если оксид меди получать из металлической. Там процесс обязательно идет через стадию формирования закиси. Так что вполне себе допускаю, что моем исходном порошке оксида меди имеется и металлическая медь, и Cu2O в качестве примесей.
В нормальном производстве такое недопустимо и низшие формы меди в CuO нормируются на уровне сотых долей процента.
Это я понимаю. Но надо же как-то объяснять происходящее и выстраивать гипотезы. Это уже после, экспериментально, буду отсеивать несостоятельные версии. Которые и сейчас выглядят странновато.
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Greggon
Сообщения: 100
Зарегистрирован: Ср мар 23, 2005 11:58 am
Контактная информация:

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение Greggon » Пн мар 26, 2018 5:11 pm

amik писал(а):
Пн мар 26, 2018 4:59 pm
Ок, отличная может быть задача, если рассматривается реакция Cu2O с азоткой.
Надо будет только заморочиться и попробовать установить состав комплекса. Это будет в моем случае непросто...
Зовут меня Григорий Адамов, выпуск Химфака МГУ 2001 года

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: Растворение оксида меди в азотной кислоте

Сообщение amik » Пн мар 26, 2018 5:19 pm

Причина с газовыделением могла быть только в двух случаях - неправильный оксид меди CuO или неправильная азотная кислота.
Свежекупленную концентрированную 70% HNO3 в стеклянной таре конспирологически подозревать сложно, значит дело в оксиде. ИМХО достаточно просто сделать вывод о причине своеобразного поведения.
Не, я представляю, что за олимпиадные задачи платят и мои знакомые зарабатывали на этом, но здесь не тот случай.
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

Ответить

Вернуться в «неорганическая химия и химия твердого тела / inorganic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость