碱式碳酸铜(英文名:Cupric 碳酸根 basic)是一种无机化合物,别名铜绿, 化学式 为Cu(OH)₂·CuCO₃ 。碱式碳酸铜的分子量为221.12 ,外观为孔雀绿色的细小不定型粉末 ,密度为3.85 g/cm³ , 熔点 为200 ℃,且在该温度下会发生分解 ,分解产物为 铜氧化物 、 二氧化碳 和水 。碱式碳酸铜不溶于冷水和 乙醇 ,可溶于酸、 氰化物 、 氨水 、 铵盐 和 碱金属 碳酸盐 水溶液 。 碱式碳酸铜具有一定毒性,吸入碱式碳酸铜会对呼吸道造成一定刺激 ,摄入一定量的碱式碳酸铜后会引起急性铜中毒,导致 肝损伤 、高铁血红蛋白血症和 溶血性贫血 等损害 。
碱式碳酸铜是 孔雀石 和铜锈 的主要成分,其中孔雀石为天然矿物,广泛分布在自然铜和黄铜矿易于风化氧化的地方 ,常一同出现的碱式碳酸铜矿物还有结构式为Cu₃(CO₃)₂(OH)₂的 蓝铜矿 。
实验室和工业上 制备碱式碳酸铜 一般是通过以可溶性铜盐和可溶性 碳酸根 为原料制备,最常见的工业制备方法是以 硫酸铜 和 碳酸氢钠 (或 碳酸钠 )溶液为原料混合反应制备。
碱式碳酸铜用途广泛,在化工领域中常用作有机反应的催化剂 、配置电镀液 和分析试剂 等、也可用于医药 、珠宝、农业和养殖业等其他行业中。
分布情况
碱式碳酸铜是铜绿的主要成分,铜在含有 二氧化碳 的潮湿空气中久置一段时间后会在表面形成一层铜绿。
蓝 铜矿 ( 结构式 :Cu₃(CO₃)₂(OH)₂,也是一种碱式碳酸铜矿物,俗称“ 蓝铜矿 ”)同样位于铜矿的氧化带,与 孔雀石 共生,其宝石级 晶体 主要产自 美国 和 纳米比亚 ,还有产出国 法国 、 墨西哥 、 澳大利亚 和 智利 。
物质结构
碱式碳酸铜晶体为 单斜晶系 , 空间群 为P2₁/a,单位晶胞的结构参数为a=9.502Å,b=11.974Å,c=3.240Å, β =98.75° ,每个碱式碳酸铜晶胞种含有40个 原子 。
碱式碳酸铜的分子片段(标示了价键长度(Å)和相应的力常量(mdyn/Å)(在 括号 中))
蓝铜矿 的主要成分Cu₃(CO₃)₂(OH)₂为单斜晶系, 晶体结构 成板状或者 柱状 。
理化性质
物理性质
常温下碱式碳酸铜外观为孔雀绿色的细小不定型粉末 ,密度为3.85 g/cm³ , 熔点 为200 ℃ ,不溶于冷水和 乙醇 ,在水中的溶解度为0.0008%。
化学性质
分解反应
碱式碳酸铜在加热至200 ℃左右时易发生分解,分解产物为黑色 铜氧化物 、水(遇冷后凝结形成的小水珠)和 二氧化碳 。
与酸反应
碱式碳酸铜可与酸反应生成相应的铜盐。如碱式碳酸铜与 硫酸 发生反应,可生成 硫酸铜 。
碱式碳酸铜可溶于 氰化物 、 氨水 、 铵盐 和 碱金属 碳酸盐 水溶液 形成铜的 配合物 。
制备方法
实验室制备
实验室中通常以可溶性铜盐和可溶性碳酸盐为原料 制备碱式碳酸铜 ,如硫酸铜与 碳酸钠 反应制备碱式碳酸铜。
分别配置一定浓度的 硫酸铜溶液 和碳酸钠溶液后,按照最恰当的反应温度和原料配比混合,待沉淀完全后 减压 过滤,洗涤 烘干 即可获得碱式碳酸铜产品。
工业制备
氨法
将含铜原料,用 506-87-6 的 氨水 溶液处理,在一定温度条件下,用空气搅拌使混合溶液与氧充分接触反应一段时间后,过滤加热,用含有 二氧化碳 的蒸汽处理即可获得碱式碳酸铜产物。
硫酸铜法
以硫酸铜和 碳酸氢钠 (或 碳酸钠 )溶液为原料混合反应制备而成,该方法是工业上 制备碱式碳酸铜 的常用方法。
以碳酸钠为原料生产碱式碳酸铜的工业制备流程:
硝酸铜-碳酸钠法
以 硝酸铜 和碳酸钠溶液为原料生产 制备碱式碳酸铜 。
以硝酸铜和 碳酸钠 溶液为原料生产 制备碱式碳酸铜 的工业制备流程。
应用领域
化工
在有机化工方面,碱式碳酸铜可作为 有机合成 催化剂 ,如在 樟脑 合成的过程中, 异龙脑 可在碱式碳酸铜的作用下 脱氢 获得较纯的樟脑。
碱式碳酸铜还可应用于 原油 储存时的脱 碱剂 、生产铜化合物的原料、配置 电镀液 和分析试剂等化工领域。
珠宝
碱式碳酸铜矿物 孔雀石 可以作为珠宝。孔雀石 原石 呈钟乳状或 葡萄 状,晶面上呈 玻璃 至金刚光泽,纹理十分美丽,在古希腊和古罗马,孔雀石多被作为制造珠宝、护身符的原料。
药物
以碱式碳酸铜为主要成分的 孔雀石 可作为药物,具有清热、生发和催吐的功效。孔雀石可以在酸性介质中溶解,因而可以在胃中溶出,起到催吐的效果。外用 孔雀石 可以收缩黏膜血管,同时可以起到杀菌的作用。
铜绿也可作为药物,具有止痒、消毒和止血等功效,用于治疗毒蛇咬伤、 湿疹 等疾病。
农牧
农业上用作黑穗病的防止剂,杀虫剂和磷毒的 解毒剂 ,还可以用作种子的 杀菌剂 。畜牧业中还可以用作废料中的铜添加剂,与 沥青 混合使用还可以防止牲畜以及老鼠等啃咬树苗。
其他
碱式碳酸铜也常作为除草、除藻、 磷中毒 的解毒剂 、制作烟火和颜料的基本原料 。
安全事宜
毒性
LD50( 半数致死量 )大鼠口服:159 mg/kg
摄入一定量的碱式碳酸铜后会引起急性铜中毒,导致 肝损伤 、 高铁血红蛋白 血症和 溶血性贫血 等损害。
最大允许的可吸入浓度(MAK):0.01 mg/cm³
健康危害
碱式碳酸铜粉末对眼睛、皮肤、 呼吸道 、粘膜等人体部位有刺激性作用。吸入其烟气会引起肝、 肾损害 及 溶血 。长期吸入会导致 肺部纤维化 。
消防相关
碱式碳酸铜本身不能燃烧,但受热会放出刺激性有毒烟气。
对于碱式碳酸铜的泄露问题,需立即疏散污染区域人员,消防处理人员需要佩戴防尘口罩和防化服。
对于碱式碳酸铜的火灾问题,消防人员需要穿着全套防火 防毒服 。相关灭火措施需根据火灾现场的情况和环境决定。
消防相关
碱式碳酸铜本身不能燃烧,但受热会放出刺激性有毒烟气。
对于碱式碳酸铜的泄露问题,需立即疏散污染区域人员,消防处理人员需要佩戴防尘口罩和防化服。
对于碱式碳酸铜的火灾问题,消防人员需要穿着全套防火防毒服。相关灭火措施需根据火灾现场的情况和环境决定。
储存运输
采用 塑料袋 、外套编织袋包装。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装密封。应与氧化剂、酸类、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。搬运相关货品时需要轻装轻卸,避免包装破损。