堿式碳酸銅(英文名:Cupric 碳酸根 basic)是一種無機化合物,別名銅綠,化學式為Cu(OH)?·CuCO?。堿式碳酸銅的分子量為221.12,外觀為孔雀綠色的細小不定型粉末,密度為3.85 g/cm3,熔點為200 ℃,且在該溫度下會發生分解,分解產物為銅氧化物、二氧化碳和水。堿式碳酸銅不溶于冷水和乙醇,可溶于酸、氰化物、氨水、銨鹽和堿金屬碳酸鹽水溶液。堿式碳酸銅具有一定毒性,吸入堿式碳酸銅會對呼吸道造成一定刺激,攝入一定量的堿式碳酸銅后會引起急性銅中毒,導致肝損傷、高鐵血紅蛋白血癥和溶血性貧血等損害。
堿式碳酸銅是孔雀石和銅銹的主要成分,其中孔雀石為天然礦物,廣泛分布在自然銅和黃銅礦易于風化氧化的地方,常一同出現的堿式碳酸銅礦物還有結構式為Cu?(CO?)?(OH)?的藍銅礦。
實驗室和工業上制備堿式碳酸銅一般是通過以可溶性銅鹽和可溶性碳酸根為原料制備,最常見的工業制備方法是以硫酸銅和碳酸氫鈉(或碳酸鈉)溶液為原料混合反應制備。
堿式碳酸銅用途廣泛,在化工領域中常用作有機反應的催化劑、配置電鍍液和分析試劑等、也可用于醫藥、珠寶、農業和養殖業等其他行業中。
分布情況
堿式碳酸銅是銅綠的主要成分,銅在含有二氧化碳的潮濕空氣中久置一段時間后會在表面形成一層銅綠。
藍銅礦(結構式:Cu?(CO?)?(OH)?,也是一種堿式碳酸銅礦物,俗稱“藍銅礦”)同樣位于銅礦的氧化帶,與孔雀石共生,其寶石級晶體主要產自美國和納米比亞,還有產出國法國、墨西哥、澳大利亞和智利。
物質結構
堿式碳酸銅晶體為單斜晶系,空間群為P2?/a,單位晶胞的結構參數為a=9.502?,b=11.974?,c=3.240?,β=98.75°,每個堿式碳酸銅晶胞種含有40個原子。
堿式碳酸銅的分子片段(標示了價鍵長度(?)和相應的力常量(mdyn/?)(在括號中))
藍銅礦的主要成分Cu?(CO?)?(OH)?為單斜晶系,晶體結構成板狀或者柱狀。
理化性質
物理性質
常溫下堿式碳酸銅外觀為孔雀綠色的細小不定型粉末,密度為3.85 g/cm3,熔點為200 ℃,不溶于冷水和乙醇,在水中的溶解度為0.0008%。
化學性質
分解反應
堿式碳酸銅在加熱至200 ℃左右時易發生分解,分解產物為黑色銅氧化物、水(遇冷后凝結形成的小水珠)和二氧化碳。
與酸反應
堿式碳酸銅可與酸反應生成相應的銅鹽。如堿式碳酸銅與硫酸發生反應,可生成硫酸銅。
堿式碳酸銅可溶于氰化物、氨水、銨鹽和堿金屬碳酸鹽水溶液形成銅的配合物。
制備方法
實驗室制備
實驗室中通常以可溶性銅鹽和可溶性碳酸鹽為原料制備堿式碳酸銅,如硫酸銅與碳酸鈉反應制備堿式碳酸銅。
分別配置一定濃度的硫酸銅溶液和碳酸鈉溶液后,按照最恰當的反應溫度和原料配比混合,待沉淀完全后減壓過濾,洗滌烘干即可獲得堿式碳酸銅產品。
工業制備
氨法
將含銅原料,用506-87-6的氨水溶液處理,在一定溫度條件下,用空氣攪拌使混合溶液與氧充分接觸反應一段時間后,過濾加熱,用含有二氧化碳的蒸汽處理即可獲得堿式碳酸銅產物。
硫酸銅法
以硫酸銅和碳酸氫鈉(或碳酸鈉)溶液為原料混合反應制備而成,該方法是工業上制備堿式碳酸銅的常用方法。
以碳酸鈉為原料生產堿式碳酸銅的工業制備流程:
硝酸銅-碳酸鈉法
以硝酸銅和碳酸鈉溶液為原料生產制備堿式碳酸銅。
以硝酸銅和碳酸鈉溶液為原料生產制備堿式碳酸銅的工業制備流程。
應用領域
化工
在有機化工方面,堿式碳酸銅可作為有機合成催化劑,如在樟腦合成的過程中,異龍腦可在堿式碳酸銅的作用下脫氫獲得較純的樟腦。
堿式碳酸銅還可應用于原油儲存時的脫堿劑、生產銅化合物的原料、配置電鍍液和分析試劑等化工領域。
珠寶
堿式碳酸銅礦物孔雀石可以作為珠寶。孔雀石原石呈鐘乳狀或葡萄狀,晶面上呈玻璃至金剛光澤,紋理十分美麗,在古希臘和古羅馬,孔雀石多被作為制造珠寶、護身符的原料。
藥物
以堿式碳酸銅為主要成分的孔雀石可作為藥物,具有清熱、生發和催吐的功效。孔雀石可以在酸性介質中溶解,因而可以在胃中溶出,起到催吐的效果。外用孔雀石可以收縮黏膜血管,同時可以起到殺菌的作用。
銅綠也可作為藥物,具有止癢、消毒和止血等功效,用于治療毒蛇咬傷、濕疹等疾病。
農牧
農業上用作黑穗病的防止劑,殺蟲劑和磷毒的解毒劑,還可以用作種子的殺菌劑。畜牧業中還可以用作廢料中的銅添加劑,與瀝青混合使用還可以防止牲畜以及老鼠等啃咬樹苗。
其他
堿式碳酸銅也常作為除草、除藻、磷中毒的解毒劑、制作煙火和顏料的基本原料。
安全事宜
毒性
LD50(半數致死量)大鼠口服:159 mg/kg
攝入一定量的堿式碳酸銅后會引起急性銅中毒,導致肝損傷、高鐵血紅蛋白血癥和溶血性貧血等損害。
最大允許的可吸入濃度(MAK):0.01 mg/cm3
健康危害
堿式碳酸銅粉末對眼睛、皮膚、呼吸道、粘膜等人體部位有刺激性作用。吸入其煙氣會引起肝、腎損害及溶血。長期吸入會導致肺部纖維化。
消防相關
堿式碳酸銅本身不能燃燒,但受熱會放出刺激性有毒煙氣。
對于堿式碳酸銅的泄露問題,需立即疏散污染區域人員,消防處理人員需要佩戴防塵口罩和防化服。
對于堿式碳酸銅的火災問題,消防人員需要穿著全套防火防毒服。相關滅火措施需根據火災現場的情況和環境決定。
消防相關
堿式碳酸銅本身不能燃燒,但受熱會放出刺激性有毒煙氣。
對于堿式碳酸銅的泄露問題,需立即疏散污染區域人員,消防處理人員需要佩戴防塵口罩和防化服。
對于堿式碳酸銅的火災問題,消防人員需要穿著全套防火防毒服。相關滅火措施需根據火災現場的情況和環境決定。
儲存運輸
采用塑料袋、外套編織袋包裝。儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝密封。應與氧化劑、酸類、食用化學品分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。搬運相關貨品時需要輕裝輕卸,避免包裝破損。
參考資料 >