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수산화 구리(II)

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목차

1. 개요

수산화 구리(II)는 화학식 Cu(OH)₂를 갖는 구리의 수산화물이다. 구리 제련 과정에서 기원전 5000년경부터 알려졌으며, 연금술사들에 의해 처음 제조되었을 것으로 추정된다. 17~18세기에는 안료로 사용되었으며, 현대에는 셀룰로스 용해, 수족관 기생충 제거, 살균제, 살충제, 세라믹 착색제 등으로 사용된다. 수산화 구리(II)는 다양한 구리(II) 공급원과 수산화 나트륨을 반응시켜 생성하며, 약 100°C에서 산화 구리(II)로 분해된다. 또한 암모니아와 반응하여 착물을 형성하고, 유기 합성에 사용되며, 천연 광물인 스페르티니로 존재하기도 한다.

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수산화 구리(II) - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
수산화 구리(II)
수산화 구리(II)
수산화 구리(II) 결정 구조
수산화 구리(II) 결정 구조
IUPAC 이름수산화 구리(II)
다른 이름염기성 탄산 구리
화학식Cu(OH)2
분자량97.561 g/mol
외관파란색 또는 청록색 고체
밀도3.368 g/cm3, 고체
용해도무시할 정도
다른 용매에 대한 용해도에탄올에 녹지 않음
암모니아수에 용해됨
용해도곱2.20 x 10−20
열화학
표준 생성 엔탈피−450 kJ·mol−1
엔트로피108 J·mol−1·K−1
위험성
물질안전보건자료 (SDS)SDS
주요 위험피부, 눈 및 호흡기 자극
NFPA 704H: 2
F: 0
R: 0
인화점불연성
LD501000 mg/kg (경구, 쥐)
PELTWA 1 mg/m3 (구리로서)
RELTWA 1 mg/m3 (구리로서)
IDLHTWA 100 mg/m3 (구리로서)
관련 화합물
다른 음이온산화 구리(II)
탄산 구리(II)
황산 구리(II)
염화 구리(II)
다른 양이온수산화 니켈(II)
수산화 아연
수산화 철(II)
수산화 코발트
다른 화합물산화 구리(I)
염화 구리(I)
CAS 등록번호
CAS 등록번호20427-59-2
성질
녹는점80 °C (분해)
자기 감수율+1170.0·10−6 cm3/mol

2. 역사

수산화 구리(II)는 기원전 5000년경부터 시작된 구리 제련 과정에서 알려져 왔다. 연금술사들이 잿물(수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)과 청반(황산 구리(II)) 용액을 혼합하여 처음 제조했을 것으로 추정된다.[4] 17세기와 18세기에는 베르디테르 블루와 브레멘 그린과 같은 안료 생산에 사용되었으며, 이러한 안료는 도예와 회화에 사용되었다.[5][6]

2. 1. 고대

수산화 구리(II)는 기원전 5000년경부터 시작된 구리 제련 과정에서 알려져 왔지만, 아마도 연금술사들이 잿물(수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)과 청반(황산 구리(II)) 용액을 혼합하여 처음으로 제조했을 것이다.[4] 두 화합물의 원료는 고대에도 사용 가능했다.

2. 2. 중세 및 근대

수산화 구리(II)는 기원전 5000년경부터 시작된 구리 제련 과정에서 알려져 왔지만, 아마도 연금술사들이 잿물(수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)과 청반(황산 구리(II)) 용액을 혼합하여 처음으로 제조했을 것이다.[4] 두 화합물의 원료는 고대에도 사용 가능했다.

17세기와 18세기에는 베르디테르 블루와 브레멘 그린과 같은 안료에 사용하기 위해 산업적으로 생산되었다.[5] 이러한 안료는 도예와 회화에 사용되었다.[6]

3. 생성

수산화 구리(II)는 기원전 5000년경부터 시작된 구리 제련 과정에서 알려져 왔지만, 아마도 연금술사들이 잿물(수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)과 청반(황산 구리(II)) 용액을 혼합하여 처음으로 제조했을 것이다.[4] 두 화합물의 원료는 고대에도 사용 가능했다.

17세기와 18세기에는 베르디테르 블루와 브레멘 그린과 같은 안료에 사용하기 위해 산업적으로 생산되었다.[5] 이러한 안료는 도예와 회화에 사용되었다.[6]

수산화 구리(II)는 다양한 구리(II) 공급원에 수산화 나트륨을 첨가하여 생산할 수 있다. 그러나 생성되는 수산화 구리(II)의 성질은 세부 조건에 따라 달라진다. 일부 방법에서는 입상, 견고한 수산화 구리(II)를 생성하는 반면, 다른 방법에서는 열에 민감한 콜로이드 유사 제품을 생성한다.[3]

전통적으로 황산구리(II)(CuSO4·5H2O)와 같은 가용성 구리(II) 염 용액을 염기로 처리한다.[8]

:2NaOH + CuSO4·5H2O → Cu(OH)2 + 6H2O + Na2SO4

이 형태의 수산화 구리는 검은색 산화 구리(II)로 변환되는 경향이 있다.[9]

:Cu(OH)2 → CuO + H2O

염화 암모늄을 사전에 용액에 첨가하여 현장에서 암모니아를 생성하면 더 순수한 제품을 얻을 수 있다.[10] 또는 "염기성 황산 구리"를 통해 황산 구리(II)로부터 2단계 절차로 생산할 수 있다.[9]

:4 CuSO4 + 6 NH3 + 6H2O → Cu4SO4(OH)6 + 3 (NH4)2SO4

:Cu4SO4(OH)6 + 2 NaOH → 4 Cu(OH)2 + Na2SO4

또는 구리 양극을 사용하여 (소량의 전해질인 황산 나트륨 또는 황산 마그네슘 포함) 물의 전기 분해로 수산화 구리를 쉽게 만들 수 있다.

:Cu + 2OH− → Cu(OH)2 + 2e−

4. 구조

X선 결정학에 의해 수산화 구리(II)의 구조가 밝혀졌다. 구리 중심은 사각 피라미드형이다. 평면 내의 네 개의 Cu-O 거리는 1.96 Å이며, 축 방향 Cu-O 거리는 2.36 Å이다. 평면 내의 수산화물 리간드는 이중 브릿징 또는 삼중 브릿징이다.[11]

5. 성질 및 반응

화학식 Cu(OH)₂를 갖는 광물은 스페르티니라고 불린다. 수산화 구리(II)는 대기 중의 이산화 탄소와 서서히 반응하여 염기성 탄산 구리(II)를 형성하기 때문에 단독 광물로 발견되는 경우는 드물다. 따라서 수산화 구리(II)는 습한 공기 중에서 다음과 같은 반응을 통해 서서히 칙칙한 녹색 피막을 얻는다.[7]

:2 Cu(OH)₂ + CO₂ → Cu₂CO₃(OH)₂ + H₂O

녹색 물질은 원칙적으로 Cu(OH)₂와 CuCO₃의 1:1 몰 혼합물이다. 이러한 녹청은 청동 및 자유의 여신상과 같은 다른 구리 합금 조각상에 형성된다.

수산화 구리(II)는 다양한 구리(II) 공급원에 수산화 나트륨을 첨가하여 생산할 수 있다. 그러나 생성되는 수산화 구리(II)의 성질은 세부 조건에 따라 달라진다. [3]

전통적으로 황산구리(II)(CuSO4·5H2O)와 같은 가용성 구리(II) 염 용액을 염기로 처리하면 수산화 구리(II)가 생성된다.[8]

:2NaOH + CuSO4·5H2O → Cu(OH)2 + 6H2O + Na2SO4

이 형태의 수산화 구리는 검은색 산화 구리(II)로 변환되는 경향이 있다.[9]

염화 암모늄을 사전에 용액에 첨가하여 현장에서 암모니아를 생성하면 더 순수한 제품을 얻을 수 있다.[10] 또는 "염기성 황산 구리"를 통해 황산 구리(II)로부터 2단계 절차로 생산할 수도 있다:[9]

구리 양극을 사용하여 (소량의 전해질인 황산 나트륨 또는 황산 마그네슘 포함) 물의 전기 분해로 수산화 구리를 쉽게 만들 수도 있다.

:Cu + 2OH− → Cu(OH)2 + 2e−

수산화 구리(II)는 약 100°C까지는 안정하며,[8] 이 온도 이상에서는 산화 구리(II)로 분해된다.

수산화 구리(II)는 암모니아 용액과 반응하여 테트라아민구리 [Cu(NH3)4]2+ 착이온의 짙은 청색 용액을 형성한다. 산소 존재 하에서는 암모니아를 산화시켜 Cu(NO2)2(NH3)n과 같은 구리 아민 아질산을 생성한다.[12][13]

수산화 구리(II)는 약한 양쪽성을 띤다. 농축된 알칼리에 약간 녹아 [Cu(OH)4]2−를 형성한다.[14][8]

수산화 구리(II)는 유기 합성에서 특수한 역할만을 한다. 이 목적으로 사용될 때는 흔히 가용성 구리(II) 염과 수산화 칼륨을 혼합하여 현장에서 제조한다. 때로는 아릴 아민의 합성에 사용되기도 한다. 예를 들어, 수산화 구리(II)는 에틸렌디아민과 1-브로모안트라퀴논 또는 1-아미노-4-브로모안트라퀴논의 반응을 촉매하여 각각 1-((2-아미노에틸)아미노)안트라퀴논 또는 1-아미노-4-((2-아미노에틸)아미노)안트라퀴논을 생성한다:[15]



수산화 구리(II)는 또한 산 하이드라자이드를 실온에서 카르복실산으로 전환시킨다. 이 전환은 다른 불안정한 작용기가 존재할 때 카르복실산의 합성에 사용될 수 있다. 벤조산과 옥탄산의 생산과 마찬가지로 수율은 일반적으로 매우 우수하다:[15]


6. 용도

수산화 구리(II)는 베르디테르 블루와 브레멘 그린과 같은 안료를 만드는 데 사용되어 도예와 회화에 사용되었다.[5][6]

유기 합성에서 수산화 구리(II)는 가용성 구리(II) 염과 수산화 칼륨을 혼합하여 현장에서 제조되며, 때로는 아릴 아민 합성에 사용된다. 예를 들어, 에틸렌디아민과 1-브로모안트라퀴논 또는 1-아미노-4-브로모안트라퀴논의 반응을 촉매하여 각각 1-((2-아미노에틸)아미노)안트라퀴논 또는 1-아미노-4-((2-아미노에틸)아미노)안트라퀴논을 생성한다.[15]

수산화 구리(II)는 산 하이드라자이드를 실온에서 카르복실산으로 전환시키는데, 이는 다른 불안정한 작용기가 존재할 때 카르복실산 합성에 유용하다. 벤조산과 옥탄산 생산과 같이 일반적으로 수율이 매우 우수하다.[15]

Schweizer 시약으로 알려진 암모니아 용액에서 수산화 구리(II)는 셀룰로스를 용해시키는 성질을 가지고 있어,[3] 셀룰로스 섬유인 레이온 생산에 사용되었다.

수족관 산업에서 수산화 구리(II)는 물고기의 외부 기생충(흡충, 해양 백점병, 브루클린병, 해양 벨벳병 등)을 제거하는 데 사용된다. 다른 수용성 구리 화합물도 효과적이지만, 물고기 사망률이 높은 경향이 있다.

수산화 구리(II)는 살균제 및 살충제인 보르도액의 대체물로 사용되어 왔으며,[3][16] Kocide 3000 (Kocide L.L.C. 생산)과 같은 제품이 있다. 또한 세라믹 착색제로도 사용된다.

수산화 구리(II)는 라텍스 페인트와 결합하여 화분 식물의 뿌리 성장을 제어하는 제품을 만드는 데 사용되었다. 이 제품은 처음에는 Spin Out(Griffin L.L.C.)이라는 이름으로 판매되었고, 현재는 SePRO Corp.가 권리를 소유하고 있으며,[17] Microkote라는 이름으로 판매되며, 최종 사용자가 적용하는 용액 또는 처리된 화분 형태로 제공된다.

7. 천연 존재

수산화 구리(II)는 기원전 5000년경부터 시작된 구리 제련 과정에서 알려져 왔지만, 아마도 연금술사들이 잿물(수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨)과 청반(황산 구리(II)) 용액을 혼합하여 처음으로 제조했을 것이다.[4] 두 화합물의 원료는 고대에도 사용 가능했다.

17세기와 18세기에는 베르디테르 블루와 브레멘 그린과 같은 안료에 사용하기 위해 산업적으로 생산되었다.[5] 이러한 안료는 도예와 회화에 사용되었다.[6]

화학식 Cu(OH)₂를 갖는 광물은 스페르티니라고 불린다. 수산화 구리(II)는 대기 중의 이산화 탄소와 서서히 반응하여 염기성 탄산 구리(II)를 형성하기 때문에 단독 광물로 발견되는 경우는 드물다. 따라서 수산화 구리(II)는 습한 공기 중에서 다음과 같은 반응을 통해 서서히 칙칙한 녹색 피막을 얻는다.

:2 Cu(OH)₂ + CO₂ → Cu₂CO₃(OH)₂ + H₂O

녹색 물질은 원칙적으로 Cu(OH)₂와 CuCO₃의 1:1 몰 혼합물이다.[7] 이러한 녹청은 청동 및 자유의 여신상과 같은 다른 구리 합금 조각상에 형성된다.

8. 기타 수산화 구리(II)

[18]

수산화 구리(II)는 다른 성분들과 함께 다양하게 존재한다. 여러 구리(II) 함유 광물에는 수산화물이 포함되어 있다. 주목할 만한 예로는 남동석, 공작석, 갈고리광, 브로샨타이트가 있다. 남동석(2CuCO3·Cu(OH)2)과 공작석(CuCO3·Cu(OH)2)는 수산기-탄산염인 반면, 갈고리광(CuSO4·2Cu(OH)2)과 브로샨타이트(CuSO4·3Cu(OH)2)는 수산기-황산염이다.

많은 합성 수산화 구리(II) 유도체가 연구되었다.[19]

참조

[1] 서적 Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill
[2] 간행물 PGCH 0150
[3] 서적 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2016
[4] 웹사이트 Essays on Geology, History, and People, Chapter 3: "Fire and Metals: Copper" http://www.geology.u[...]
[5] 웹사이트 Historic Artist's Pigments http://www.paintmaki[...] 2006
[6] 웹사이트 Blue verditer http://www.naturalpi[...] Natural Pigments 2007
[7] 서적 Chemistry: Principles and Reactions, 5th Ed Thomson Learning, Inc.
[8] 서적 Handbook of Preparative Inorganic Chemistry Academic Press
[9] 논문 Synthesis of Copper Pigments, Malachite and Verdigris: Making Tempera Paint
[10] 논문 The transformation of Cu(OH)2 into CuO, revisited https://hal.archives[...]
[11] 논문 Structure of Copper(II) Hydroxide, Cu(OH)2
[12] 논문 Etude cinétique de l'oxydation de l'ammoniac en présence d'ions cuivriques
[13] 논문 Synthesis and study of Cu(NO2)2(NH3)4 and Cu(NO2)2(NH3)2
[14] 서적 General Chemistry Dover Publications, Inc.
[15] 논문 Copper(II) Hydroxide
[16] 웹사이트 Bordeaux Mixture http://www.ipm.ucdav[...] UC IPM online 2007
[17] 웹사이트 SePRO Corporation http://www.sepro.com[...]
[18] 논문 Verfeinerung der Struktur von Azurit, Cu3(OH)2(CO3)2, durch Neutronenbeugung
[19] 논문 Breaking the Gordian Knot in the Structural Chemistry of Polyoxometalates: Copper(II)–Oxo/Hydroxo Clusters
[20] 서적 Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill
[21] 간행물 PGCH 0150


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