કોપર સંયોજનો: પુનરાવર્તન માર્ગદર્શિકા

કોપરના મુખ્ય સંયોજનોનો પરિચય

કોપર (Cu) એ એક સંક્રાંતિ ધાતુ છે જે સામાન્ય રીતે +1 (ક્યુપ્રસ) અને +2 (ક્યુપ્રિક) ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં જોવા મળે છે. ઉચ્ચ શાળા રસાયણશાસ્ત્રમાં, કોપરના સૌથી મહત્વપૂર્ણ સંયોજનો વધુ સ્થિર +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થામાંથી મેળવવામાં આવે છે. આ સંયોજનો વિવિધ ઔદ્યોગિક, કૃષિ અને વિશ્લેષણાત્મક કાર્યક્રમોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

કોપર(II) ઑક્સાઇડ (CuO)

• રાસાયણિક સૂત્ર: CuO
• સામાન્ય નામ: ક્યુપ્રિક ઑક્સાઇડ, કાળો કોપર ઑક્સાઇડ
• પ્રયોગશાળામાં તૈયારી:
  • કોપર ધાતુમાંથી: હવા અથવા ઑક્સિજનની હાજરીમાં કોપર ધાતુને ગરમ કરવાથી.

    2Cu (s) + O₂ (g) → 2CuO (s)
    

  • કોપર(II) નાઈટ્રેટમાંથી: કોપર(II) નાઈટ્રેટનું ઉષ્મીય વિઘટન.

    2Cu(NO₃)₂ (s) → 2CuO (s) + 4NO₂ (g) + O₂ (g)
    

  • કોપર(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડ અથવા કાર્બોનેટમાંથી: કોપર(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડ અથવા કોપર(II) કાર્બોનેટનું ઉષ્મીય વિઘટન.

    Cu(OH)₂ (s) → CuO (s) + H₂O (g)
    CuCO₃ (s) → CuO (s) + CO₂ (g)
    

• ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ:
  • ભૌતિક: કાળો ઘન પદાર્થ, પાણીમાં અદ્રાવ્ય.
  • પ્રકૃતિ: બેઝિક ઑક્સાઇડ, પરંતુ કેન્દ્રિત પ્રબળ આલ્કલીસ સાથે સહેજ ઉભયધર્મી (amphoteric) ગુણધર્મ દર્શાવે છે.
  • એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા: એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને અનુરૂપ કોપર(II) ક્ષાર અને પાણી બનાવે છે.

    CuO (s) + H₂SO₄ (aq) → CuSO₄ (aq) + H₂O (l)
    CuO (s) + 2HCl (aq) → CuCl₂ (aq) + H₂O (l)
    

  • કેન્દ્રિત આલ્કલીસ સાથે પ્રતિક્રિયા:

    CuO (s) + 2NaOH (aq) + H₂O (l) → Na₂[Cu(OH)₄] (aq) (સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રોક્સિક્યુપરેટ(II))
    

  • ઘટાડો (Reduction): ઊંચા તાપમાને હાઇડ્રોજન, કાર્બન અથવા કાર્બન મોનોક્સાઇડ જેવા રિડ્યુસિંગ એજન્ટ્સ દ્વારા ધાતુયુક્ત કોપરમાં ઘટાડવામાં આવે છે.

    CuO (s) + H₂ (g) → Cu (s) + H₂O (g)
    CuO (s) + C (s) → Cu (s) + CO (g)
    CuO (s) + CO (g) → Cu (s) + CO₂ (g)
    

કોપર(II) સલ્ફેટ પેન્ટાહાઇડ્રેટ (CuSO₄·5H₂O)

• રાસાયણિક સૂત્ર: CuSO₄·5H₂O (જળયુક્ત સ્વરૂપ), CuSO₄ (નિર્જળ સ્વરૂપ)
• સામાન્ય નામ: બ્લુ વિટ્રિઓલ (પેન્ટાહાઇડ્રેટ માટે)
• તૈયારી પ્રક્રિયા:
  • કોપર ધાતુમાંથી: કોપરની ગરમ, કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા.

    Cu (s) + 2H₂SO₄ (conc.) → CuSO₄ (aq) + SO₂ (g) + 2H₂O (l)
    

  • કોપર(II) ઑક્સાઇડ/હાઇડ્રૉક્સાઇડ/કાર્બોનેટમાંથી: મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા.

    CuO (s) + H₂SO₄ (dil.) → CuSO₄ (aq) + H₂O (l)
    Cu(OH)₂ (s) + H₂SO₄ (dil.) → CuSO₄ (aq) + 2H₂O (l)
    CuCO₃ (s) + H₂SO₄ (dil.) → CuSO₄ (aq) + H₂O (l) + CO₂ (g)
    

• ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ:
  • ભૌતિક: વાદળી સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ (પેન્ટાહાઇડ્રેટ), પાણીમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય. નિર્જળ CuSO₄ સફેદ હોય છે.
  • નિર્જલીકરણ/અપસ્ફુરણ (Efflorescence): ગરમ કરવા પર સ્ફટિકીકરણનું પાણી ગુમાવે છે, રંગ વાદળીથી સફેદ થાય છે.

    CuSO₄·5H₂O (s) <div className="text-sm"><sup>100°C</sup></div> → CuSO₄·H₂O (s) + 4H₂O (g)
    CuSO₄·H₂O (s) <div className="text-sm"><sup>200°C</sup></div> → CuSO₄ (s) + H₂O (g)
    

  • જળવિભાજન (Hydrolysis): Cu²⁺ આયનના જળવિભાજનને કારણે દ્રાવણો એસિડિક હોય છે.

    Cu²⁺ (aq) + 2H₂O (l) ⇌ Cu(OH)₂ (s) + 2H⁺ (aq)
    

  • આલ્કલીસ સાથે પ્રતિક્રિયા: કોપર(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડનો આછો વાદળી અવક્ષેપ બનાવે છે.

    CuSO₄ (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)₂ (s) ↓ + Na₂SO₄ (aq)
    CuSO₄ (aq) + 2NH₄OH (aq) → Cu(OH)₂ (s) ↓ + (NH₄)₂SO₄ (aq)
    

  • વધારાના એમોનિયા દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા: શરૂઆતમાં બનેલો Cu(OH)₂ દ્રાવ્ય થઈને ઘેરા વાદળી રંગનો દ્રાવ્ય સંકુલ, ટેટ્રાએમાઇનકોપર(II) આયન બનાવે છે.

    Cu(OH)₂ (s) + 4NH₃ (aq) → [Cu(NH₃)₄]²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq)
    

    અથવા સીધા CuSO₄ દ્રાવણમાંથી વધારાના એમોનિયા સાથે:

    CuSO₄ (aq) + 4NH₃ (aq) → [Cu(NH₃)₄]SO₄ (aq)
    

  • વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ: વધુ સક્રિય ધાતુઓ (દા.ત., Fe, Zn) કોપરને તેના દ્રાવણમાંથી વિસ્થાપિત કરે છે.

    Fe (s) + CuSO₄ (aq) → FeSO₄ (aq) + Cu (s)
    Zn (s) + CuSO₄ (aq) → ZnSO₄ (aq) + Cu (s)
    

કોપર(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડ (Cu(OH)₂)

• રાસાયણિક સૂત્ર: Cu(OH)₂
• સામાન્ય નામ: ક્યુપ્રિક હાઇડ્રૉક્સાઇડ
• તૈયારી પ્રક્રિયા:
  • કોપર(II) ક્ષારના દ્રાવણમાંથી: કોપર(II) ક્ષારના જલીય દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય બેઝ (દા.ત., સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ, એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ) ઉમેરીને અવક્ષેપણ.

    CuSO₄ (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)₂ (s) ↓ + Na₂SO₄ (aq)
    CuCl₂ (aq) + 2NH₄OH (aq) → Cu(OH)₂ (s) ↓ + 2NH₄Cl (aq)
    

• ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ:
  • ભૌતિક: આછો વાદળી, જેલી જેવો અવક્ષેપ, પાણીમાં અદ્રાવ્ય.
  • ઉષ્મીય વિઘટન: હળવા ગરમ કરવાથી કાળા કોપર(II) ઑક્સાઇડ અને પાણીમાં સરળતાથી વિઘટિત થાય છે.

    Cu(OH)₂ (s) → CuO (s) + H₂O (g)
    

  • ઉભયધર્મી (Amphoteric) પ્રકૃતિ:
    • એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા (બેઝિક ગુણધર્મ):

      Cu(OH)₂ (s) + H₂SO₄ (aq) → CuSO₄ (aq) + 2H₂O (l)
      Cu(OH)₂ (s) + 2HCl (aq) → CuCl₂ (aq) + 2H₂O (l)
      

    • કેન્દ્રિત પ્રબળ આલ્કલીસ સાથે પ્રતિક્રિયા (એસિડિક ગુણધર્મ): દ્રાવ્ય સંકુલ બનાવે છે.

      Cu(OH)₂ (s) + 2NaOH (aq) → Na₂[Cu(OH)₄] (aq)
      

  • વધારાના એમોનિયા દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા: ઘેરા વાદળી રંગનો દ્રાવ્ય ટેટ્રાએમાઇનકોપર(II) સંકુલ બનાવે છે.

    Cu(OH)₂ (s) + 4NH₃ (aq) → [Cu(NH₃)₄]²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq)
    

કોપર(II) કાર્બોનેટ (CuCO₃)

• રાસાયણિક સૂત્ર: CuCO₃ (નોંધ: શુદ્ધ CuCO₃ અસ્થિર છે. તે ઘણીવાર બેઝિક કોપર કાર્બોનેટ તરીકે જોવા મળે છે, દા.ત., મેલાકાઇટ Cu₂(OH)₂CO₃)
• સામાન્ય નામ: ક્યુપ્રિક કાર્બોનેટ
• સંક્ષિપ્ત માર્ગદર્શિકા:
  • તૈયારી: શુદ્ધ CuCO₃નું સીધું અવક્ષેપણ પડકારજનક હોવા છતાં, તેને સૈદ્ધાંતિક રીતે કોપર(II) ક્ષારના દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય કાર્બોનેટ ઉમેરીને બનાવી શકાય છે. વ્યવહારમાં, બેઝિક કોપર કાર્બોનેટ વધુ સામાન્ય રીતે બને છે.

    CuSO₄ (aq) + Na₂CO₃ (aq) → CuCO₃ (s) ↓ + Na₂SO₄ (aq)
    

  • ગુણધર્મો: લીલો ઘન પદાર્થ, પાણીમાં અદ્રાવ્ય.
  • ઉષ્મીય વિઘટન: ગરમ કરવાથી કાળા કોપર(II) ઑક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુમાં વિઘટિત થાય છે.

    CuCO₃ (s) → CuO (s) + CO₂ (g)
    

  • એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા: એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કોપર(II) ક્ષાર, પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુ (ઉભરો) ઉત્પન્ન કરે છે.

    CuCO₃ (s) + H₂SO₄ (aq) → CuSO₄ (aq) + H₂O (l) + CO₂ (g)
    

મુખ્ય કોપર(II) સંયોજનોના તુલનાત્મક ગુણધર્મો

ગુણધર્મ	કોપર(II) ઑક્સાઇડ (CuO)	કોપર(II) સલ્ફેટ (CuSO₄·5H₂O)	કોપર(II) હાઇડ્રૉક્સાઇડ (Cu(OH)₂)	કોપર(II) કાર્બોનેટ (CuCO₃)
રંગ	કાળો	વાદળી (જળયુક્ત), સફેદ (નિર્જળ)	આછો વાદળી અવક્ષેપ	લીલો
પાણીમાં દ્રાવ્યતા	અદ્રાવ્ય	દ્રાવ્ય	અદ્રાવ્ય	અદ્રાવ્ય
પ્રકૃતિ (એસિડ/બેઝ)	બેઝિક (ઉભયધર્મી)	ક્ષાર (દ્રાવણ એસિડિક છે)	બેઝિક (ઉભયધર્મી)	બેઝિક
ગરમીની અસર	સ્થિર (ઘટાડે છે)	નિર્જલીકરણ પામે છે, પછી વિઘટિત થાય છે	CuO + H₂O માં વિઘટિત થાય છે	CuO + CO₂ માં વિઘટિત થાય છે
મંદ એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા	Cu(II) ક્ષાર બનાવે છે	કોઈ પ્રતિક્રિયા નહીં (એક ક્ષાર છે)	Cu(II) ક્ષાર બનાવે છે	Cu(II) ક્ષાર, CO₂ બનાવે છે
વધારાના જલીય NH₃ સાથે પ્રતિક્રિયા	કોઈ પ્રતિક્રિયા નહીં	ઘેરા વાદળી સંકુલ બનાવે છે	ઘેરા વાદળી સંકુલ બનાવે છે	કોઈ પ્રતિક્રિયા નહીં