Аммиакаты меди

Аммиакаты меди
Аммиакаты –
это
соединения,
комплексные
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
гидроксидов
комплексы
металлов
обычно
получают
при
взаимодействии
с аммиаком в водных или неводных
солей
растворах,
или
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
устанавливается через
атом
молекул
азота,
аммиака
который
с
комплексообразователем
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+ + NH3 . H2O
[Cu(H2O)3(NH3)]2+ + 2 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
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.
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
Вещество
Формула
Плот-
Теплота
Уравнение
Теплота
Объем
ность
образо-
реакции
реакции
газов
(г/смэ)
вания
разложения
разложения
(л/кг)
(кал
(ккал/моль)
/моль)
Нитрат
NH4NO3
1,73
87.3
2H2Oпар+N2+1/2O2
28
980
1,60
196.2
6H2O+3N2+Cuж
148
790
аммония
Тетрааммиакат [Си(NН3)4]
нитрата меди
(N03)2
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 288º С 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
Источник: http://can-az.livejournal.com/86260.html