Laboratorio di chimica in casa/Ossido rameoso

Sommario

Ossido Rameoso

Due colori dell'ossido rameoso su una lastra di rame

Dati

Massa molecolare: 143,08 g/mol
Solubilità in acqua: insolubile
Altri solventi: ?
Temperatura di fusione: 1235 °C

Pericoli

Scheda di sicurezza

L'ossido rameoso è l'ossido di formula Cu₂O in cui il rame ha stato di ossidazione +1. Si presenta come solido color mattone insolubile in acqua. Assieme all'ossido rameico compone lo strato di ruggine di cui si ricopre il rame metallico. Il rispettivo idrossido, CuOH non esiste.

Sintesi principale

L'ossido rameoso può essere preparato per riduzione dell'idrossido rameico con saccarosio in ambiente basico:

2 Cu(OH)_{2 (s)} + 2 NaOH + ${\xrightarrow {+\;Q}}$ Cu₂O_(s) + 2 H₂O + 2

La reazione produce Cu₂O che precipita, mentre in soluzione rimane il gluconato di sodio derivato dall'ossidazione del saccarosio.

Si consiglia di far bollire per qualche minuto la soluzione di saccarosio e NaOH prima di aggiungere Cu(OH)₂, in modo da favorire la completa idrolisi del disaccaride nei suoi monomeri (che potrebbe risultare incompleta aggiungendo subito l'idrossido rameico). Per la reazione andrà usata meno acqua possibile per mantenere l'NaOH concentrata in soluzione (pH più basico), andranno bene circa 50 ml di acqua ogni 10 g di soda. È importante far sciogliere il più possibile il saccarosio prima di riscaldare e mischiare costantemente durante la reazione per evitare che lo zucchero si surriscaldi in certi punti (questo lo carbonizzerebbe o ridurrebbe Cu²⁺ direttamente a Cu⁰).
Essendo l'idrossido rameico è insolubile in acqua, se si vuole essere sicuri di averlo rimosso del tutto sarà opportuno operare con zucchero ed NaOH in eccesso, oppure risciacquare il precipitato con NaHCO₃ a caldo (questo scioglie sia il Cu(OH)₂ che eventuali residui di CuO).
L'aspetto del precipitato dipende dalle condizioni di reazione: può essere ocra/arancione mentre contiene ancora delle molecole d'acqua nella propria struttura cristallina, mentre si scurisce diventando color mattone nel giro di pochi minuti. Ossidandosi lentamente all'aria umida può diventare marrone o nero man mano che l'ossigeno lo ossida a CuO. A seconda delle situazioni di reazione cambia anche la granulosità del prodotto, che può venire inizialmente flocculento anche se di solito è altamente pulverulento ed andrà filtrato con carta a pori stretti o per decantazione.

Meccanismo di reazione

Sintesi alternative

La reazione di sintesi principale può essere effettuata utilizzando fruttosio al posto del saccarosio ma con la metà di idrossido rameico:

Cu(OH)₂ + NaOH + $\longrightarrow$ ½ Cu₂O + H₂O +

Anche in questo caso la reazione produce gluconato di sodio come prodotto secondario, ma avviene a temperatura ambiente nel giro di pochi minuti.

Esso è inoltre il prodotto delle reazioni di scambio ionico fra una base ed un qualsiasi complesso di rame(I):

2 Na[CuCl₂]_(aq) + 2 NaOH → Cu₂O↓ + 4 NaCl + H₂O

2 [Cu(NH₃)₂]Cl_(aq) + 2 NaOH → Cu₂O↓ + 4 NH₃ + 2 NaCl + H₂O

è possibile inoltre sintetizzarlo facilmente tramite elettrolisi della salamoia usando come elettrodo poistivo del rame, con con voltaggio di almeno 18 volt, altrimenti si avrà la produzione di CuOH, il prodotto va lasciato precipitare in un contenitore e va lavato per rimuovere il sale nell'acqua.

Reazioni

Esso, come tutti i composti di rame(I) viene col tempo ossidato dall'ossigeno dell'aria. Tale reazione è molto lenta ed è catalizzata dalla presenza di umidità:

Cu₂O + ½ O₂ ${\xrightarrow {H_{2}O}}$ 2 CuO

L'ossido rameoso tende a disproporzionare in Cu⁰ e Cu²⁺ a contatto con acidi che lo porterebbero in soluzione come ione Cu⁺:

Cu₂O_(s) + H₂SO₄ → CuSO_{4 (s)} + Cu + H₂O

Cu₂O_(s) + 2 HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + Cu + H₂O

Cu₂O_(s) + 2 CH₃CO₂H → Cu(CH₃CO₂)₂ + Cu + H₂O

Durante queste reazioni con acidi diluiti sarà infatti facile osservare l'oscuramento del precipitato, che si trasforma per breve tempo in CuO prima di venire sciolto.
Rimane tuttavia stabile con composti che lo mantengono solido o che lo complessano in soluzione, come NH₃ e HCl:

Cu₂O_(s) + 2 HCl → 2 CuCl_(s) + H₂O

Cu₂O_(s) + 4 HCl → 2 [CuCl₂]^-_(aq) + 2 H⁺_(aq) + H₂O

Cu₂O_(s) + 2 NH₃ + H₂O → 2 [Cu(NH₃)₂]⁺_(aq) + 2 OH^-_(aq)

Cu₂O_(s) + 2 NH₄Cl_(aq) ${\xrightarrow {100\ ^{\circ }\!C}}$ [Cu(NH₃)₂]⁺_(aq) + [CuCl₂]^-_(aq) + H₂O

Video

Video 1

Reazione fra un complesso del rame con lo ione citrato in ambiente alcalino (Reattivo di Benedict) e glucosio ("zucchero d'uva"). Il rame viene ridotto a Cu₂O, che precipita come polvere arancione. Lo zucchero è stato invece ossidato a gluconato di sodio.