ما هي مركبات كربونات النحاس الثنائي – CuCO3

في الكيمياء إن مركب كربونات النحاس عبارة عن أحد مركبات النحاس وهي عبارة عن مصدر للنحاس غير قابل للذوبان في الماء، ومن الممكن أن يتم تحويله بسهولة إلى مركبات نحاسية أخرى مثل الأكسيد من خلال عملية التسخين (التكليس)، وينتج هذا النوع من المركبات أيضًا ثاني أكسيد الكربون عندما تتم عملية معالجة بالأحماض المخففة، علما أنه تتوفر كربونات النحاس في معظم الأحجام، كما ويمكن النظر في أشكال مرتفعة النقاء وشبه ميكرون ومتناهية الصغر.

كربونات النحاس الثنائي

• إن مادة كربونات النحاس تتخذ الصيغة الكيميائية التالية: (CuCO3)، علما أنه في التركيب البلوري لـ (CuCO3) فإنه يتبنى النحاس بيئة تنسيق هرمية مربعة مشوهة مع رقم التنسيق مقداره 5، حيث يكون ارتباط كل روابط أيونات كربونية بـ 5 مراكز نحاسية.

• إن مركب كربونات النحاس II عبارة عن أحد المركبات الكيميائية يشار إليه باسم كربونات النحاسي، وعلاوة على ذلك فهو في الأساس عبارة عن أحد المركبات الأيونية الصلبة، إذ يتكون هذا المركب الأيوني من أيونات النحاس الموجبة مع عدد تأكسد مقداره 2 ويمتلك الصيغة (+Cu2) ومن الأيون السالب للكربونات (CO2−3) علما أنه ليس من السهل العثور عليه وذلك لأنه من الصعب جدًا تحضيره.

• بالنسبة إلى مركب كربونات النحاس الثنائي فإن الشكل الأكثر شيوعًا منه، والذي يُشار إليه بمصطلح كربونات النحاس الأساسية والذي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (Cu2 (OH) 2CO3)، إذ يظهر ويحدث هذا المركب في الطبيعة على شكل معدن الملكيت أو معدن الأزوريت ذو الصيغة الجزيئية التالية: Cu3 (OH2 (CO3)2)) وهو عبارة عن أحد المعادن النحاسية، ومن أجل هذا السبب فإنه من الممكن أن يتم استخدام المؤهل المحايد بدلاً من الأساسي الذي يشير بشكل خاص إلى (CuCO3).

تحضير كربونات النحاس الثنائي

• من المتوقع بشكل عام أن تحدث تفاعلات عندما يتم تكون محاليل، ومنها عندما يتم مزج مادة كبريتات النحاس الثنائي (CuSO4) مع مادة كربونات الصوديوم (Na ₂CO₃) في الظروف المحيطة من أجل إنتاج مركب كربونات النحاس الثنائي، ولكن بدلاً من ذلك فإنه ينتج لدينا كربونات قاعدية بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون؛ وذلك يحدث بسبب قوة الجذب العالية لأيون النحاس الموجب (+Cu2) لأيون الهيدروكسيد السالب (- OH).

• عندما تتحلل الكربونات القاعدية بشكل حراري عند الضغط الجوي فإنها تنتج أكسيد النحاس (II) CuO بدلاً من الكربونات، ولقد ادعى دبليو إف تي بيستوريوس في عام 1960 ميلادي، التوليف، لقد فعل ذلك عندما قام بتسخين كربونات النحاس الأساسية عند 180 درجة مئوية في جو يحتوي على ثاني أكسيد الكربون عند (450 ضغط جوي) وماء (50 ضغط جوي) لمدة تصل إلى 36 ساعة.

• خرجت غالبية هذه المنتجات لتكون بلورة جيدة من الملكيت (Cu ₂CO ₃(OH)₂)، ومع ذلك لقد كانت هناك أيضًا كمية صغيرة من المادة المعينية السطوح في النتيجة والتي تم الادعاء بأنها (CuCO₃)، ولكن من المهم ملاحظة أن هذا التوليف لم يتم استنساخه في الواقع.

• وإذا نظرنا إلى الأصل فسنرى أن التوليف الحقيقي الذي وثق به لمادة كربونات النحاس (II) الحقيقية قد تم اختباره لأول مرة في عام 1973 ميلادي من قبل هارتموت إيرهاردت وآخرين، وهكذا لقد تم الحصول على هذا المركب على شكل مسحوق رمادي.

• ولقد كان ذلك بعد أن قاموا بعملية تسخين لكربونات النحاس القاعدية في جو يحتوي على مركب ثاني أكسيد الكربون (الذي ننتجه من خلال عملية تحلل أكسالات الفضة (Ag₂C₂O₄) عند 500 درجة مئوية و 2 جيجا باسكال (20000 ضغط جوي)، كما وقد قيل أن المجمع له هيكل أحادي الميل.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية لكربونات النحاس الثنائي

• يعتمد استقرار كربونات النحاس الثنائي الجاف بشكل كبير على الضغط الجزيئي لمركب ثاني أكسيد الكربون (pCO2)، حيث أنه من الممكن أن يبقى مستقرًا لأشهر عديدة في الهواء الجاف، ولكنه في المقابل سيتحلل ببطء إلى كلا من أكسيد النحاس الثنائي (CuO) وثاني أكسيد الكربون (CO2) إذا كان ضغط ثاني أكسيد الكربون أقل من 0.11 وحدة ضغط جوي.

• أما في صحبة الماء أو الهواء الرطب عند درجة حرارة مقدارها 25 درجة مئوية يكون مركب كربونات النحاس الثنائي (CuCO3) ثابتًا في حالة أن الضغط الجزيئي لثاني أكسيد الكربون مقداره أعلى من قيمة 4.57 فقط، في الغلاف الجوي ودرجة الحموضة تكون بشكل تقريبي بين 4 و 8، وعلاوة على ذلك تحت هذا الضغط الجزيئي فإنه يتفاعل مع الماء من أجل تكوين كربونات قاعدية جدًا (أزوريت، Cu3 (CO3)2(OH)2).

 3CuCO₃ + H₂O → Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ + CO₂

• علما أنه في المحاليل القاعدية للغاية يتم تشكيل الأيون السالب المركب −Cu (CO3) 22) كبديل.