Obtention du l’hydroxyde de cuivre à partir du nitrate.

 

 

A.   But et principe

 

            Nous allons durant cette manipulation, transformer le nitrate de cuivre en un hydroxyde de cuivre II insoluble en solution aqueuse, que nous chercherons à purifier.

 

 

B.   Matériel et produits nécessaires

 

 
  1. Une balance (précision 0.1g)
  2. Un bécher de 150 ml
  3. Une éprouvette graduée
  4. Un agitateur en verre
  5. Ensemble de filtration sous vide (trompe à vide, fiole à vide, filtre Buchner)
  6. Spatule
  7. Papier filtre
  8. Nitrate de cuivre Cu(NO3)2
  9. Solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na+ OH-)
  10. Eau distillée
  11.  Gants et lunettes

           

C.   Mode opératoire

 

  1. Peser 10 g de nitrate de cuivre tri hydraté Cu (NO3)2, 3 H2O et les placer dans un bécher de 150 ml.
  2. Ajouter 50 ml d’eau distillée dans le bécher de façon à dissoudre totalement le nitrate de cuivre cristallisé.
  3. Prélever 10 ml d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na+ OH-) de concentration 10 mol.l-1 à l’aide d’une éprouvette graduée.
  4. Tout en agitant à l’aide d’une baguette en verre, ajouter lentement la soude (hydroxyde de sodium) à la solution de nitrate de cuivre.
  5. Laisser refroidir.
  6. Bien agiter pour briser la cohésion du gel formé.
  7. Filtrer sous vide avec un filtre de type Buchner et relaver le bécher par deux portions de 10 ml d’eau distillée froide.
  8. Une fois la filtration terminée, relaver le gel avec 20 ml d’eau distillée froide en agitant et re-filtrer sous vide. Recommencer cette étape une seconde fois.
  9. Une fois la dernière filtration réalisée, récupérer le solide et sécher-le en l’écrasant sur du papier filtre à l’aide d’une spatule métallique.
  10. Récupérer votre solide et stocker-le.

 

 

D.   Résultats et explications.

 

Il y a tout d’abord la mise en solution aqueuse (dissolution) du nitrate de cuivre de cuivre solide selon la réaction :

           

            Cu (NO3)2, 3 H2O + H2O → Cu2+ (aq) + 2 NO32- (aq) + 4 H2O

 

    Puis nous avons la réaction entre la solution de nitrate de cuivre et la base alcaline (la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium) :

 

            Cu2+ + 2 OH- → Cu(OH)2 (s)

 

            Nous obtenons donc un précipité d’hydroxyde de cuivre Cu(OH)2 peu soluble en solution aqueuse, d’une teinte bleue marquée. Le problème se pose de la séparation et de la purification du précipité gélatineux.

En effet, lors de se formation et de sa précipitation, ce gel va emprisonner les autres espèces chimiques présentes en solutions (ici Cu 2+, NO3-, Na+, OH-).

 

            L’agitation va permettre de briser la cohésion du gel et donc de remettre une partie des espèces en solution et le lavage à l’eau froide (pour éviter une re-dissolution de l’hydroxyde de cuivre) accentuera encore la purification.

 

            Le séchage sur papier filtre permettra enfin de récupérer l’eau contenue dans le gel (et donc encore une fois les espèces chimiques présentées précédemment).

 

            Il convient tout de même de rappeler que la purification des composés gélatineux est difficile et que l’hydroxyde de cuivre obtenu ne pourra en aucun cas être considéré comme pur.

     

            Nous utilisons ici un excès de soude pour être certain que tout le nitrate de cuivre précipité sous forme d’hydroxyde de cuivre.

 

 

E.    Réaction annexe.

 

         Nous avons en effet ici une réaction annexe permettant d’obtenir un autre composé : le nitrate de sodium de formule NaNO3.

 

            En effet, lors de la réaction entre le nitrate de cuivre et l’hydroxyde de sodium, les ions nitrates NO3- se retrouvent en solution. De plus, nous avons également des ions sodium Na+ apportés par la soude. Si l’on laisse le filtrat cristallisé, nous pourrons obtenir des cristaux de nitrate de sodium.

            Dans ce cas, il convient alors de prélever 8.2 ml de soude au lieu des 10 ml prévu normalement. Sinon, le produit cristallisé sera un mélange de nitrate et d’hydroxyde de sodium.

             

            Cependant il ne s’agit ici que d’une réaction secondaire, la synthèse classique des nitrates alcalins (tel le nitrate de sodium), se faisant suivant un tout autre procédé.

           

 

F.    Présentation des produits utilisés : risques et sécurité.

 

Lors de cette réaction chimique, nous avons manipulé les produits suivants :

 

 

-         Solution aqueuse concentrée d’hydroxyde de sodium (soude) : (Na+ OH-) ; Corrosif

Risques : R 35 : Provoque de graves brûlures

Sécurité : S 26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste.

            S 36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.

S 45 : En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette).

 

-         Nitrate de cuivre : Cu(NO3)2 ; Nocif, irritant

Risques : R 22 : Nocif en cas d’ingestion

            R 36/38 : Irritant pour les yeux et la peau.

 

-         Nitrate de sodium : NaNO3 ; Nocif, irritant

Risques : R 8 : Favorise l’inflammation des matières combustibles.

            R 22 : Nocif en cas d’ingestion.

            R 36 : Irritant pour les yeux.

Sécurité : S 22 : Ne pas respirer les poussières.

            S 24 : Eviter le contact avec la peau.

            S 41 : En cas d’incendie et/ou d’explosion, ne pas respirer les fumées.

 

-         Hydroxyde de cuivre : Cu(OH)2 ; Irritant

Risques : R 36 : Irritant pour les yeux.

Sécurité : S 23 : Ne pas respirer les aérosols.

            S 24/25 : Eviter le contact avec la peau et les yeux.

            S 26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste.

            S 36/37 : Porter un vêtement de protection et des gants appropriés.

S 46 : En cas d’ingestion, consulter immédiatement un médecin et lui montrer l’emballage ou l’étiquette.