Υδροξείδιο του χαλκού

Το υδροξείδιο του χαλκού είναι το υδροξείδιο του μετάλλου χαλκού με τον χημικό τύπο Cu(OH)2. Το υδροξείδιο του χαλκού είναι ένα γαλάζιο στερεό. Μερικές μορφές του υδροξειδίου του χαλκού πωλούνταν ως «σταθεροποιημένο» υδροξείδιο του χαλκού, όπως και ένα μείγμα ανθρακικού χαλκού(II) και υδροξειδίου. Αυτές οι μορφές είναι συχνά πιο πράσινες στο χρώμα. Το υδροξείδιο του χαλκού δρα ως ασθενής βάση σε υδατικό διάλυμα.

Ιστορικό

Το υδροξείδιο του χαλκού είναι γνωστό από την τήξη του χαλκού που ξεκίνησε περίπου 5000 π.Χ. αν και οι αλχημιστές ήταν οι πρώτοι που το παρασκεύασαν.Richard Cowen, Essays on Geology, History, and People, Chapter 3: "Fire and Metals: Copper" . Αυτό γίνεται εύκολα αναμειγνύοντας διαλύματα αλισίβας (υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου) και θειικού χαλκού, που και τα δύο ήταν γνωστά στην αρχαιότητα.

Παρασκευαζόταν σε βιομηχανική κλίμακα κατά τη διάρκεια του 17ου και του 18ου αιώνα για να χρησιμοποιηθεί σε χρωστικές.Tony Johansen, Historic Artist's Pigments . PaintMaking.com. 2006. Αυτές οι χρωστικές χρησιμοποιούνταν στη κεραμική και στη ζωγραφική.Blue verditer . Natural Pigments. 2007.

Φυσική εμφάνιση

Το υδροξείδιο του χαλκού(ΙΙ) εμφανίζεται φυσικά ως συστατικό πολλών ορυκτών του χαλκού, ιδιαίτερα στον αζουρίτη, στον μαλαχίτη, στον αντλερίτη και στον βροσαντίτη. Ο αζουρίτης (2CuCO3·Cu(OH)2) και ο μαλαχίτης (CuCO3·Cu(OH)2) είναι ανθρακικά άλατα, ενώ ο αντλερίτης (CuSO4·2Cu(OH)2) και ο βροσαντίτης (CuSO4·3Cu(OH)2) είναι θειικά άλατα. Το υδροξείδιο του χαλκού(ΙΙ) βρίσκεται σπάνια ως ξεχωριστό ορυκτό, επειδή αντιδρά αργά με διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα για να σχηματίσει βασικό ανθρακικό χαλκό(ΙΙ). Το ορυκτό με τύπο Cu(OH)2 λέγεται σπερτινίτης.

Σύνθεση
Το υδροξείδιο του χαλκού μπορεί να παρασκευαστεί προσθέτοντας μικρή ποσότητα υδροξειδίου του νατρίου σε αραιό διάλυμα θειικού χαλκού (CuSO4 · 5H2O). Το παραγόμενο ίζημα με αυτόν τον τρόπο, όμως, περιέχει συχνά μόρια νερού και σημαντική ποσότητα από πρόσμειξη υδροξειδίου του νατρίου. Ένα πιο καθαρό προϊόν μπορεί να ληφθεί αν προστεθεί χλωριούχο αμμώνιο στο προηγούμενο διάλυμα. Παρόλα αυτά, είναι αδύνατο να ληφθεί καθαρό προϊόν· οι μέθοδοι απάλειψης των προσμείξεων οδηγούν στην καταστροφή του υδροξειδίου, οδηγώντας στο πιο σταθερό οξείδιο, CuO. Εναλλακτικά, το υδροξείδιο του χαλκού παρασκευάζεται άμεσα από ηλεκτρόλυση του νερού (που περιέχει λίγο ηλεκτρολύτη όπως θειικό νάτριο, ή θειικό μαγνήσιο). Χρησιμοποιείται μια άνοδος χαλκού, που προέρχεται συχνά από υπολείμματα χαλκού.

Ο χαλκός αποκτά αργά μια σκούρα πράσινη επικάλυψη σε υγρό αέρα λόγω της αντίδρασης:

2 Cu (s) + H2O (g) + CO2 (g) + O2 (g) → Cu(OH)2 (s) + CuCO3 (s)

Συνεπώς το πράσινο υλικό είναι ένα μείγμα 1:1 μορίων από Cu(OH)2 και CuCO3.Masterson, W. L., & Hurley, C. N. (2004). Chemistry: Principles and Reactions, 5th Ed. Thomson Learning, Inc. (p 331)"
Αυτή είναι η πατίνα που σχηματίζεται σε αγάλματα από κρατέρωμα και άλλα κράματα χαλκού όπως στο άγαλμα της Ελευθερίας.

Αντιδράσεις
Υγρά δείγματα υδροξειδίου του χαλκού(ΙΙ) μετατρέπονται αργά σε μαύρα λόγω του σχηματισμού οξειδίου του χαλκού(II).Watts, Henry (1872). A Dictionary of Chemistry and the Allied Branches of Other Sciences, Vol 2. Longmans, Green, and Co. (p 69). Όταν είναι ξηρά, όμως, το υδροξείδιο του χαλκού(II) δεν αποσυντίθεται μέχρι να θερμανθεί στους 185 °C.Copper (II) hydroxide .  Ceramic Materials Database. 2003.

Το υδροξείδιο του χαλκού(II) αντιδρά με διάλυμα αμμωνίας για να σχηματίσει ένα βαθύ γαλάζιο διάλυμα σύμπλοκου ιόντος [Cu(NH3)4]2+. Το υδροξείδιο του χαλκού(II) σε διάλυμα αμμωνίας, γνωστό ως αντιδραστήριο Σβάιτζερ (Schweizer's reagent), έχει την ενδιαφέρουσα ικανότητα να διαλύει την κυτταρίνη. Αυτή η ιδιότητά του οδήγησε στο να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή του ρεγιόν, μιας ίνας κυτταρίνης. Χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη βιομηχανία των ενυδρείων, λόγω της ικανότητάς του να καταστρέφει τα εξωτερικά παράσιτα των ψαριών χωρίς να σκοτώνει τα ψάρια. Παρόλο που και άλλες υδατοδιαλυτές ενώσεις του χαλκού μπορεί να είναι αποτελεσματικές σε αυτόν τον ρόλο, αυτές προκαλούν υψηλή θνησιμότητα των ψαριών. Η κουπραμίνη (Cupramine) χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη χημική σύνθεση.

Επιπλέον, όταν η συγκέντρωση των διαλυμάτων αμμωνίας είναι πολύ μεγάλη, δισθενή ιόντα χαλκού παρουσία οξυγόνου καταλύουν την οξείδωση της αμμωνίας, οδηγώντας σε εναμμώνιο νιτρώδη χαλκό: Cu (NO2)2(NH3)n;

Επειδή το υδροξείδιο του χαλκού(II) είναι μέτρια επαμφοτερίζον, διαλύεται ελαφρά σε πυκνό άλκαλι, σχηματίζοντας [Cu(OH)4]2−.Pauling, Linus (1970). General Chemistry. Dover Publications, Inc. (p 702).

Αντιδραστήριο για την οργανική χημεία

Το υδροξείδιο του χαλκού(ΙΙ) έχει έναν μάλλον ειδικό ρόλο στην οργανική σύνθεση. Συχνά, όταν χρησιμοποιείται για αυτόν τον σκοπό, παρασκευάζεται In situ#Χημεία αναμειγνύοντας ένα διαλυτό άλας του χαλκού(II) και υδροξείδιο του καλίου.

Χρησιμοποιείται μερικές φορές στη σύνθεση των αρυλαμινών. Παραδείγματος χάρη, το υδροξείδιο του χαλκού(II) καταλύει την αντίδραση της αιθυλενοδιαμίνης με 1-βρωμοανθρακοκινόνη ή 1-αμινο-4-βρωμοανθρακινόνη για το σχηματισμό 1-((2-αμινοαιθυλο)αμινο)ανθρακινόνης ή 1-αμινο-4-((2-αμινοαιθυλο)αμινο)ανθρακινονης αντίστοιχα:

Image:UllmannCu(OH)2.PNG

Το υδροξείδιο του χαλκού(II) μετατρέπει επίσης υδραζίδια οξέων σε καρβοξυλικά οξέα σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στη σύνθεση καρβοξυλικών οξέων με άλλες εύθραυστες χαρακτηριστικές ομάδες. Οι δημοσιευμένες αποδόσεις είναι γενικά εξαιρετικές όπως στην περίπτωση της παρασκευής βενζοϊκού οξέος και οκτανοϊκού οξέος:

Image:Cu(OH)2 CarboxylicAcidCatalyst.PNG

Χρήσεις
Το υδροξείδιο του χαλκού(II) έχει χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτικό του βορδιγάλειου πολτού (Bordeaux mixture), ενός μυκητοκτόνου και  νηματωδοκτόνου.Bordeaux Mixture.  UC IPM online. 2007. Το υδροξείδιο του χαλκού(II) χρησιμοποιείται ευκαιριακά ως χρωστικό κεραμικών.

Το υδροξείδιο του χαλκού(II) έχει συνδυαστεί με χρώμα κόμμεος (λάτεξ), για να παρασκευαστεί ένα προϊόν σχεδιασμένο να ελέγχει την ανάπτυξη των ριζών σε φυτά σε γλάστρα. Οι δευτερεύουσες και πλάγιες ρίζες αναπτύσσονται και επεκτείνονται, με αποτέλεσμα ένα πυκνό και υγιές ριζικό σύστημα. Έχει πωληθεί με το όνομα Spin Out, που πρώτη εισήγαγε η Griffin L.L.C. Τα δικαιώματα τώρα ανήκουν στην SePRO Corp."SePRO Corporation" . Τώρα πωλείται ως Microkote.

Παραπομπές
 Roscoe, H. E., & Schorlemmer, C. (1879). A Treatise on Chemistry 2nd Ed, Vol 2, Part 2. MacMillan & Co. (p 498).
 Paquette, Leo A. (1995). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 8 Volume Set. Wiley. ISBN 0-471-93623-5.

Υποσημειώσεις

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Material Safety Data Sheet

Κατηγορία:Ενώσεις χαλκού
Κατηγορία:Υδροξείδια
Κατηγορία:Οξειδωτικά μέσα
Κατηγορία:Καταλύτες