碱式碳酸铜:性质、用途与生产工艺详解
碱式碳酸铜:性质、用途与生产工艺详解
碱式碳酸铜(Cupric carbonate basic)是一种重要的无机化合物,具有独特的化学性质和广泛的应用领域。本文将详细介绍碱式碳酸铜的化学性质、安全信息、用途和生产工艺。
基本信息
- 分子式:CO3.Cu.CuH2O2
- 分子量:221.11
- CAS编号:12069-69-1
化学性质
- 熔点:200 °C
- 密度:4
- 储存条件:密封保存,干燥环境,室温
- 溶解度:微溶于水,可溶于酸
- 形态:固体
- 比重:4
- 颜色:绿色
- 水溶解性:不溶
- Ksp沉淀平衡常数:pKsp: 9.86
- 暴露限值:ACGIH: TWA 1 mg/m3
- NIOSH:IDLH 100 mg/m3; TWA 1 mg/m3
安全信息
- 危险品标志:Xn,N
- 危险类别码:22-36/37/38-50/53
- 安全说明:26-36-61-60
- 危险品运输编号:UN3288
- WGK Germany:2
- RTECS号:GL6910000
- TSCA:Yes
- 危险等级:6.1
- 包装类别:III
- 海关编码:28369911
性质与用途
碱式碳酸铜又称孔雀石,呈孔雀绿色,是一种名贵的矿物宝石。它是由铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,又称铜锈。在空气中加热会分解为氧化铜、水和二氧化碳。溶于酸并生成相应的铜盐。也溶于氰化物、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物。在水中煮沸或在强碱溶液中加热时则可生成褐色的氧化铜,在200℃下分解成黑色氧化铜。在硫化氢气氛中不稳定,可与硫化氢反应生成硫化铜。
碱式碳酸铜按CuCO3:H2O的比值不同而存在十几种形式的化合物。在自然界中以孔雀石的形式存在。在空气中长时间放置,则吸湿并放出二氧化碳,慢慢的变为绿色的孔雀石组成。在自然界以蓝铜矿的形式存在。
碳酸铜和碳酸氢铜实际是不存在的。在稀的硫酸铜溶液中加入碳酸钠,或将二氧化碳通入氢氧化铜悬浮液中,都可得到碱式碳酸铜沉淀。碱式碳酸铜可看做由氢氧化铜与碳酸铜组成的,实际有氢氧化铜合一个碳酸铜与氢氧化铜合二个碳酸铜两种。
前者化学式为CuCO3·Cu(OH)2,是一种草绿色的单斜系结晶纤维状的团状物,或深绿色的粉状物。由溶液中所得沉淀物初显绿色,放置后在溶液中变成暗绿色。它有毒,是铜表面上所生成的绿锈(俗称铜绿)的主要成分。
后者化学式为2CuCO3·Cu(OH)2,深天蓝色,很亮的单斜系晶体,或紧密的结晶团状物。它不溶于水,溶于氨水和热而浓的碳酸氢钠溶液而成蓝色,在300℃时分解。
碱式碳酸铜可用来制造信号弹、烟火、油漆颜料、其他铜盐、固体荧光粉激活剂、杀虫剂、种子处理及作杀菌剂和解毒剂,也用于电镀等方面。
毒性与防护
过剩铜的有害作用中,Cu2+同酶的氢硫基反应起着决定性作用,饮用含铜44 mg/L水时,发生急性胃肠炎,内服铜盐0.2~0.5 g可引起呕吐,l~2 g可引起严重呕吐,有时能发生致死性中毒。慢性中毒表现为神经系统机能紊乱,肝肾功能障碍,鼻中隔溃疡和穿孔,面部皮肤、头发及眼结膜有时变成浅黄绿色或浅黑绿色。粉尘与溶液能刺激眼睛和黏膜。
金属铜的最高容许浓度为1 mg/m3,氧化铜为0.1 mg/m3。
铜中毒时可经口用0.1%K4[Fe(CN)6]溶液洗胃,或内服蛋白水、氧化镁盐泻剂;腹痛可皮下注射0.1%的硫酸阿托品1 ml;眼部受刺激可用水冲洗。
工作时应佩戴防毒口罩、防护眼镜,穿防尘工作服。
生产工艺
硫酸铜法
将小苏打配成相对密度1.05的溶液,先加人反应器中,于50℃时,在搅拌下加入经精制的硫酸铜溶液,控制反应温度在70~80℃,反应以沉淀变为孔雀绿色为度,pH值保持在8,反应后经静置、沉降,用70~80℃水或无离子水洗涤至洗液无SO42-为止,再经离心分离、干燥,制得碱式碳酸铜成品。
化学方程式:
2CuSO4+4NaHCO3→CuCO3·Cu(OH)2+2Na2SO4+3CO2↑+H2O
硝酸铜法
电解铜与浓硝酸作用生成硝酸铜后,再与碳酸钠和碳酸氢钠的混合液反应生成碱式碳酸铜,沉淀经洗涤、分离脱水、干燥,制得碱式碳酸铜成品。
化学方程式:
Cu+4HNO3→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
2Cu(NO3)2+2Na2CO3+H2O→CuCO3·Cu(OH)2+4NaNO3+CO2↑
2Cu(NO3)2+4NaHCO3→CuCO3·Cu(OH)2+4NaNO3+3CO2↑+H2O
应用领域
碱式碳酸铜广泛应用于烟火、农药、颜料、饲料、杀菌剂、防腐等行业,也可用于制造铜化合物、催化剂、电镀、防腐及分析试剂等。
参考资料
本文内容主要参考自chemicalbook.com的相关资料。