硝酸铜(Copper nitrate)作为一种重要的无机铜盐,以其独特的理化性质和广泛的应用领域在现代工业与科学研究中占据着关键地位。
物理性质
硝酸铜是一种过渡金属硝酸盐,主要存在无水物、三水合物(Cu(NO₃)₂·3H₂O)和六水合物(Cu(NO₃)₂·6H₂O)三种稳定形态。不同水合物形态在物理性质上存在显著差异。
硝酸铜的溶解性与温度关系密切。六水合物在26.4℃以下稳定,高于此温度则转化为三水合物;三水合物在114.5℃时开始分解,先失去结晶水生成无水硝酸铜,随后进一步加热至170℃时分解为碱式硝酸铜(Cu₂(OH)₃NO₃),200℃以上完全分解为氧化铜(CuO)、二氧化氮(NO₂)和氧气(O₂)。[1]

化学性质
强氧化性:硝酸铜中的Cu²⁺离子具有中等氧化性,这一特性使其能与多种还原性物质反应[2]。如与铁屑反应生成硝酸亚铁和金属铜:Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu
配位特性:硝酸铜能与多种配体形成配合物,其中与浓氨水反应生成四氨合铜配合物最为典型:Cu(NO₃)₂ + 4NH₃·H₂O → Cu(NH₃)₄₂ + 4H₂O
此配合物受热易爆炸,是工业储存中需要特别注意的安全隐患。[3]
热稳定性:硝酸铜的热稳定性因形态不同而异。无水硝酸铜在约226℃开始升华,而固体在100℃时即开始分解。三水合物在114.5℃时失去结晶水,170℃时分解为碱式硝酸铜,200℃以上则分解为氧化铜。[4]
与有机物反应:硝酸铜能与有机物(如乙醇、甲醛)发生氧化还原反应,这一特性使其成为有机合成中的重要催化剂。值得注意的是,硝酸铜溶液在浓度过高时呈绿色,稀溶液则为淡蓝色,这一现象与Cu²⁺的水合配位结构变化有关[5]。
参考文献
[1]马雨珊.铜与硝酸反应实验的现象探讨[J].实验教学与仪器,2014,31(1):37-37.
[2]董军.浓、稀硝酸与铜反应的综合实验设计[J].化学教学,2017,0(1):61-64.
[3]王新安,范天博,赵一波,刘森,郭洪范,李雪.氨气沉淀法制备碱式硝酸铜及其形貌机理研究[J].人工晶体学报,2023,52(3):536-545.
[4]崔敏,吕仁庆,罗立文,王淑涛,董斌,李俊玲.Cu^+和Cu^(2+)及其化合物稳定性的比较[J].广州化工,2018,46(18):120-121.
[5]李泉昱.实验室制取硫酸铜晶体的研究[J].高中数理化,2018,0(12):61-62.