तांब्याची संयुगे: उजळणी मार्गदर्शिका

तांब्याच्या प्रमुख संयुगांची ओळख

तांबे (Cu) हा एक संक्रमित धातू आहे जो सामान्यतः +1 (क्युप्रस) आणि +2 (क्युप्रिक) ऑक्सिडेशन अवस्थेत आढळतो. उच्च माध्यमिक रसायनशास्त्रात, तांब्याची अभ्यासली जाणारी बहुतेक महत्त्वाची संयुगे अधिक स्थिर +2 ऑक्सिडेशन अवस्थेतून तयार होतात. ही संयुगे विविध औद्योगिक, कृषी आणि विश्लेषणात्मक उपयोगांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात.

कॉपर(II) ऑक्साईड (CuO)

• रासायनिक सूत्र: CuO
• सामान्य नाव: क्युप्रिक ऑक्साईड, ब्लॅक कॉपर ऑक्साईड
• प्रयोगशाळेतील तयारी:
  • तांब्याच्या धातूपासून: हवा किंवा ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत तांब्याच्या धातूला उष्णता दिल्यास.

    2Cu (s) + O₂ (g) → 2CuO (s)
    

  • कॉपर(II) नायट्रेटपासून: कॉपर(II) नायट्रेटचे औष्णिक अपघटन (thermal decomposition).

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

  • कॉपर(II) हायड्रॉक्साईड किंवा कार्बोनेटपासून: कॉपर(II) हायड्रॉक्साईड किंवा कॉपर(II) कार्बोनेटचे औष्णिक अपघटन.

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

• गुणधर्म आणि परीक्षेच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या अभिक्रिया:
  • भौतिक: काळा स्थायू, पाण्यात अविद्राव्य.
  • स्वरूप: अल्कधर्मी ऑक्साईड, परंतु तीव्र, केंद्रित अल्कलीसोबत किंचित उभयधर्मी गुणधर्म दर्शवतो.
  • अम्लासोबत अभिक्रिया: अम्लासोबत अभिक्रिया करून संबंधित कॉपर(II) क्षार आणि पाणी तयार करतो.

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

  • केंद्रित अल्कलीसोबत अभिक्रिया:

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

  • क्षपण: उच्च तापमानावर हायड्रोजन, कार्बन किंवा कार्बन मोनोक्साईडसारख्या क्षपणकारी पदार्थांनी धातूच्या तांब्यामध्ये क्षपण होते.

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

कॉपर(II) सल्फेट पेंटाहायड्रेट (CuSO₄·5H₂O)

• रासायनिक सूत्र: CuSO₄·5H₂O (जलयुक्त स्वरूप), CuSO₄ (निर्जल स्वरूप)
• सामान्य नाव: ब्लू व्हिट्रिऑल (पेंटाहायड्रेटसाठी)
• तयारीची प्रक्रिया:
  • तांब्याच्या धातूपासून: तांब्याची गरम, केंद्रित सल्फ्युरिक अम्लासोबत अभिक्रिया.

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

  • कॉपर(II) ऑक्साईड/हायड्रॉक्साईड/कार्बोनेटपासून: विरल सल्फ्युरिक अम्लासोबत अभिक्रिया.

    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)
    

• गुणधर्म आणि परीक्षेच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या अभिक्रिया:
  • भौतिक: निळा स्फटिकमय स्थायू (पेंटाहायड्रेट), पाण्यात सहज विद्राव्य. निर्जल CuSO₄ पांढरा असतो.
  • निर्जलीकरण/स्फुटन (Efflorescence): उष्णता दिल्यावर स्फटिकाचे पाणी गमावते, रंग निळ्यापासून पांढऱ्यामध्ये बदलतो.

    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)
    

  • जल अपघटन (Hydrolysis): Cu²⁺ आयनाच्या जल अपघटनामुळे द्रावणे अम्लीय असतात.

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

  • अल्कलीसोबत अभिक्रिया: कॉपर(II) हायड्रॉक्साईडचा फिकट निळा अवक्षेप तयार होतो.

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

  • अतिरिक्त अमोनिया द्रावणासोबत अभिक्रिया: सुरुवातीला तयार झालेले Cu(OH)₂ विरघळून गडद निळा विद्राव्य संकुल, टेट्राअमाईनकॉपर(II) आयन तयार करतो.

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

    किंवा CuSO₄ द्रावणातून थेट अतिरिक्त अमोनियासोबत:

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

  • विस्थापन अभिक्रिया (Displacement Reactions): अधिक सक्रिय धातू (उदा. Fe, Zn) तांब्याला त्याच्या द्रावणातून विस्थापित करतात.

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

कॉपर(II) हायड्रॉक्साईड (Cu(OH)₂)

• रासायनिक सूत्र: Cu(OH)₂
• सामान्य नाव: क्युप्रिक हायड्रॉक्साईड
• तयारीची प्रक्रिया:
  • कॉपर(II) क्षार द्रावणातून: कॉपर(II) क्षाराच्या जलीय द्रावणात विद्राव्य अल्कली (उदा. सोडियम हायड्रॉक्साईड, अमोनियम हायड्रॉक्साईड) मिसळल्याने अवक्षेप तयार होतो.

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

• गुणधर्म आणि परीक्षेच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या अभिक्रिया:
  • भौतिक: फिकट निळा, जेलाटीनसारखा अवक्षेप, पाण्यात अविद्राव्य.
  • औष्णिक अपघटन: सौम्य उष्णता दिल्यावर सहजपणे काळ्या कॉपर(II) ऑक्साईड आणि पाण्यात अपघटन होते.

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

  • उभयधर्मी स्वरूप (Amphoteric Nature):
    • अम्लासोबत अभिक्रिया (अल्कधर्मी गुणधर्म):

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

    • केंद्रित तीव्र अल्कलीसोबत अभिक्रिया (अम्लधर्मी गुणधर्म): विद्राव्य संकुल तयार करतो.

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

  • अतिरिक्त अमोनिया द्रावणासोबत अभिक्रिया: गडद निळा विद्राव्य टेट्राअमाईनकॉपर(II) संकुल तयार करतो.

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

कॉपर(II) कार्बोनेट (CuCO₃)

• रासायनिक सूत्र: CuCO₃ (टीप: शुद्ध CuCO₃ अस्थिर आहे. बहुतेक वेळा बेसिक कॉपर कार्बोनेट म्हणून आढळते, उदा. मॅलॅकाइट Cu₂(OH)₂CO₃)
• सामान्य नाव: क्युप्रिक कार्बोनेट
• संक्षिप्त मार्गदर्शक:
  • तयारी: शुद्ध CuCO₃ चे थेट अवक्षेपण (precipitation) करणे आव्हानात्मक असले तरी, ते तांब्याच्या (II) क्षार द्रावणात विद्राव्य कार्बोनेट मिसळून संकल्पनानुसार तयार केले जाऊ शकते. व्यवहारात, बेसिक कॉपर कार्बोनेट अधिक सामान्यपणे तयार होतात.

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

  • गुणधर्म: हिरवा स्थायू, पाण्यात अविद्राव्य.
  • औष्णिक अपघटन: उष्णता दिल्यावर काळ्या कॉपर(II) ऑक्साईड आणि कार्बन डायऑक्साईड वायूमध्ये अपघटन होते.

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

  • अम्लासोबत अभिक्रिया: अम्लासोबत अभिक्रिया करून कॉपर(II) क्षार, पाणी आणि कार्बन डायऑक्साईड वायू (बुडबुडे येणे) तयार करतो.

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

प्रमुख कॉपर(II) संयुगांचे तुलनात्मक गुणधर्म

गुणधर्म	कॉपर(II) ऑक्साईड (CuO)	कॉपर(II) सल्फेट (CuSO₄·5H₂O)	कॉपर(II) हायड्रॉक्साईड (Cu(OH)₂)	कॉपर(II) कार्बोनेट (CuCO₃)
रंग	काळा	निळा (जलयुक्त), पांढरा (निर्जल)	फिकट निळा अवक्षेप	हिरवा
पाण्यातील विद्राव्यता	अविद्राव्य	विद्राव्य	अविद्राव्य	अविद्राव्य
स्वरूप (अम्ल/अल्कधर्मी)	अल्कधर्मी (उभयधर्मी)	क्षार (द्रावण अम्लीय असते)	अल्कधर्मी (उभयधर्मी)	अल्कधर्मी
उष्णतेचा परिणाम	स्थिर (क्षपण होते)	निर्जलीकरण होते, नंतर अपघटन होते	CuO + H₂O मध्ये अपघटन होते	CuO + CO₂ मध्ये अपघटन होते
विरल अम्लासोबत अभिक्रिया	Cu(II) क्षार तयार होतात	अभिक्रिया नाही (तो एक क्षार आहे)	Cu(II) क्षार तयार होतात	Cu(II) क्षार, CO₂ तयार होतात
अतिरिक्त जलीय NH₃ सोबत अभिक्रिया	अभिक्रिया नाही	गडद निळा संकुल तयार होतो	गडद निळा संकुल तयार होतो	अभिक्रिया नाही