Eine gesättigte Kupfer(II)-nitrat-Lösung wird mit Ammoniaklösung versetzt. Dabei bildet sich Tetraamminkupfer(II)-nitrat. Eine kleine Menge des Produktes wird mit einem Spatel oder in einem Reagenzglas in die Bunsenflamme gehalten. Es folgt eine Verpuffung.
Verwendete Chemikalien
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Gefahr
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13.5 g Kupfer(II)-nitrat-Trihydrat, Cu(NO3)2 · 3 H2O – 241.60 g/mol
Kupfer-Dinitrat-Trihydrat
CAS-Nr.: 10031-43-3 – EG-Nr.: 221-838-5
Ox. Sol. 2, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3
H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Staub/Nebel nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 61194, SDB vom 29.02.2024
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Gefahr
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3 mL Salpetersäure 65 %, HNO3 – 63.01 g/mol
Scheidewasser
CAS-Nr.: 7697-37-2 – EG-Nr.: 231-714-2
Ox. Liq. 3, Met. Corr. 1, Acute Tox. 3 (inhalativ), Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 2
H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H331 Giftig bei Einatmen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. EUH071 Wirkt ätzend auf die Atemwege. Sigma-Aldrich, 84378, SDB vom 16.09.2022
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Gefahr
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40 mL Ammoniaklösung 25 %, NH4OH – 35.05 g/mol
Ammoniumhydroxid (IUPAC), Ammoniakwasser, Salmiakgeist
CAS-Nr.: 1336-21-6 – EG-Nr.: 215-647-6
Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 2
H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 105428, SDB vom 02.02.2024
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Gefahr
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150 mL Ethanol 96 % (vergällt), – 46.07 g/mol
Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit
CAS-Nr.: 64-17-5 – EG-Nr.: 200-578-6
Flam. Liq. 2, Eye Irrit. 2, WGK 1
H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P242 Funkenarmes Werkzeug verwenden. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 100971, SDB vom 01.03.2024
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Produkt
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Gefahr
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Tetraamminkupfer(II)-nitrat, [Cu(NH3)4](NO3)2 – 255.68 g/mol
Tetramminkupfer(II)-nitrat, Tetraamminkupferdinitrat, TACN, Tetraamminkupfernitrat
CAS-Nr.: 31058-64-7
Einstufung nach TRGS 201: Achtung – noch nicht vollständig geprüfter Stoff
Expl. 1.1, Acute Tox. 3 (oral, dermal, inhalativ), Skin Irrit. 2, Skin Sens. 1, STOT RE 2, WGK 3
H201 Explosiv, Gefahr der Massenexplosion. H301+H311+H331 Giftig bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H373 Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition. P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P250 Nicht schleifen/stoßen/reiben. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P370+P372+P380+P373 Bei Brand: Explosionsgefahr. Umgebung räumen. KEINE Brandbekämpfung, wenn das Feuer explosive Stoffe/Gemische/Erzeugnisse erreicht. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch exponierte Haut gründlich waschen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P272 Kontaminierte Arbeitskleidung nicht außerhalb des Arbeitsplatzes tragen. P301+P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352+P310 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304+P340+P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P361+P364 Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen und vor erneutem Tragen waschen. P403+P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. EUH001 In trockenem Zustand explosiv. EUH044 Explosionsgefahr bei Erhitzen unter Einschluss.
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Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
150-ml-Becherglas, Glasstab, 2 × 10-ml-Messzylinder, 2 × Einwegpipette, 250-ml-Becherglas, Wasserstrahlpumpe, Nutsche mit Filter und passendem Aufsatz, Saugflasche, Metallspatel, Bunsenbrenner
Versuchsdurchführung
In einem 150-ml-Becherglas werden 13.5 g Kupfer(II)-nitrat-Trihydrat in 10 mL dest. Wasser gelöst (rühren!). Wenn das Salz zur Gänze gelöst ist, werden noch 3 mL Salpetersäure 65 % zugesetzt, um eine Hydroxidbildung zu unterbinden. Es werden 40 mL Ammoniaklösung 25 % zugesetzt, die Lösung färbt sich tiefdunkelblau. Nun 150 mL Ethanol in einem 250-ml-Becherglas vorlegen und die Tetraamminkupfer(II)-nitrat-Lösung unter Rühren zugeben. Das Tetraamminkupfer(II)-nitrat fällt als hellvioletter Niederschlag aus. Es muss noch 5 Minuten nachgerührt werden. Die Fällung wird mittels Saugfiltration von der Flüssigkeit abgetrennt*. Im Becherglas zurückbleibende Rückstände werden mit Mutterlauge auf die Nutsche überführt. Das fertige Produkt wird an der Luft getrocknet. Das Tetraamminkupfer(II)-nitrat ist an der Luft nicht besonders beständig, es zerfällt unter Abgabe von Ammoniak. Eine kleine Menge getrocknetes Tetraamminkupfer(II)-nitrat wird mit einem Metallspatel oder in einem Reagenzglas in die Bunsenflamme gehalten. Nach einer kurzen Schmelzphase verpufft das Salz unter einer grünen Flammenerscheinung.
Reaktionsgleichung
Herstellung:
Cu(NO3)2(aq) + 4 NH3(aq) → [Cu(NH3)4](NO3)2(aq)
Verpuffung bei langsamer Erwärmung in Stickstoffatmosphäre:
Stufe 1 bei 110–235 °C:
[Cu(NH3)4](NO3)2 → [Cu(NH3)2](NO3)2 + 2 NH3↑
Stufe 2 bei 235–275 °C:
[Cu(NH3)2](NO3)2 → CuO↓ + N2↑ + 2 NO↑ + 3 H2O↑
Verpuffung bei schnellem Erhitzen auf über 330 °C:
[Cu(NH3)4](NO3)2 → Cu + 3 N2↑ + 6 H2O↑
Das Kupfer reagiert mit Luftsauerstoff weiter zu Kupfer(II)-oxid (CuO).
*Papier ist in Tetraamminkupferlösung löslich. Daher für eine kurze Verweildauer sorgen! Die Salze mit der Konstitution [Me(NH3)4](NO3)2 reagieren zum Teil äußerst heftig auf Schlag, Reibung und Stoß. Vor allem die Salze von »Me« = Platin (Pt), Palladium (Pd), Nickel (Ni) und Kupfer (Cu). Der Grund liegt im stark oxidierend wirkenden Nitart-Anion (NO3−) und dem leicht zu oxidierenden Liganden Ammoniak (NH3). Auch Ammoniumverbindungen, die stark oxidierende Anionen besitzen, können Explosionen herbeiführen, wie Ammoniumdichromat ((NH4)2Cr2O7), Ammoniumnitrat (NH4NO3), Ammoniumperchlorat (NH4ClO4) usw.
Quellenangaben
[1]
T. M. Southern und W. W. Wendlandt. The thermal decomposition of metal complexes — XX: Some amine copper(II) nitrate complexes.
J. Inorg. Nucl. Chem. 1970, 32 (12), 3783–3792.
DOI: 10.1016/0022-1902(70)80552-8
[2]
W. R. Tomlinson, K. G. Ottoson und L. F. Audrieth. Explosive Properties of Metal Ammines.
J. Am. Chem. Soc. 1949, 71 (1), 375–376.
DOI: 10.1021/ja01169a519
[3]
R. A. Potts. Synthesis and spectral study of copper(II) complexes.
J. Chem. Educ. 1974, 51 (8), 539.
DOI: 10.1021/ed051p539
[4]
S. S. Dyukarev, I. V. Morozov, L. N. Reshetova, O. V. Guz, I. V. Arkhangel'skii, Yu. M. Korenev und F. M. Spiridonov. Copper(II) nitrate ammoniates Cu(NH
3)
4(NO
3)
2 and Cu(NH
3)
2(NO
3)
2 and their thermolysis under reduced pressure.
Russ. J. Inorg. Chem. 1999, 44 (6), 883–888. https://pleiades.online/cgi-perl/search.pl?type=
abstract&name=inrgchem&number=6&year=99&page=883 (Link ) [10.2.2017]
[5]
S. Mathew, C. G. R. Nair und K. N. Ninan. Thermal Decomposition Studies on Amine Complexes of Copper(II) Nitrate in Solid State.
Bull. Chem. Soc. Jpn. 1991, 64 (10), 3207–3209.
DOI: 10.1246/bcsj.64.3207
[6]
M. Künzel, J. Šelešovský und R. Matyás. Characterization of simple tetraamminecopper salts. In:
18th New Trends in Research of Energetic Materials, Pardubice,
2015. https://www.researchgate.net/
publication/275541342_Characterization_of_simple_tetraamminecopper_salts (Link ) [10.2.2017]
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