Óxido de cobre(II)

El óxido de cobre(II), también llamado antiguamente óxido cúprico (${\displaystyle {\ce {CuO}}}$), es el óxido de cobre con mayor número de oxidación. Como mineral se conoce como tenorita.

${\displaystyle {\ce {2Cu + O2 = 2CuO}}}$

Óxido de cobre(II)
Celda unidad del óxido de cobre(II) no es un metal
Nombre IUPAC
Copper(II) oxide
General
Otros nombres	Óxido cúprico
Fórmula semidesarrollada	CuO
Fórmula estructural	CuO
Fórmula molecular	?
Identificadores
Número CAS	1317-38-0[1]
Número RTECS	GL7900000
ChEMBL	1909057
ChemSpider	144499
PubChem	14829
UNII	V1XJQ704R4
SMILES [Cu]=O
InChI InChI=1S/Cu.O/q+2;-2 Key: KKCXRELNMOYFLS-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Apariencia	polvo pardo a negro
Densidad	6315 kg/m³; 6,315 g/cm³
Masa molar	79.545 g/mol g/mol
Punto de fusión	1326 °C (1599 K)
Punto de ebullición	2000 °C (2273 K)
Estructura cristalina	monoclínico, mS8[2]
Índice de refracción (nD)	2.63
Banda prohibida	1,2 eV
Propiedades químicas
Solubilidad en agua	insoluble
Solubilidad	soluble en cloruro de amonio, cianuro de potasio insoluble en alcohol, hidróxido de amonio, carbonato amónico
Termoquímica
ΔfH0sólido	−156 kJ·mol−1 kJ/mol
S0gas, 1 bar	43 J·mol−1·K−1 J·mol–1·K
Peligrosidad
NFPA 704	0 2 1
Riesgos
Riesgos principales	no inflamable
Compuestos relacionados
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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Aquí, se forma junto con algo de óxido de cobre(I) como un producto lateral, por lo que es mejor prepararlo por calentamiento de nitrato de cobre(II), hidróxido de cobre(II) o carbonato de cobre(II):

${\displaystyle {\ce {2 Cu(NO3)2 = 2 CuO + 4 NO2+ O2}}}$

${\displaystyle {\ce {Cu(OH)2 (s) = CuO (s) + H2O (l)}}}$

${\displaystyle {\ce {CuCO3 = CuO + CO2}}}$

El óxido de cobre(II) es un óxido básico, así se disuelve en ácidos minerales tales como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico o el ácido nítrico para dar las correspondientes sales de cobre(II):

${\displaystyle {\ce {CuO + 2 HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + 2 HCl =CuCl2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O}}}$

Reacciona con álcali concentrado para formar las correspondientes sales cuprato.

${\displaystyle {\ce {3 XOH + CuO + H2O = X3[Cu(OH)6]}}}$

Puede reducirse a cobre metálico usando hidrógeno o monóxido de carbono:

${\displaystyle {\ce {CuO + H2 = Cu + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + CO = Cu + CO2}}}$

Un método de laboratorio para preparar óxido de cobre(II) puede ser electrolizar agua conteniendo bicarbonato de sodio a un voltaje moderado con un ánodo de cobre, recoja la mezcla de hidróxido de cobre, carbonato básico de cobre, y carbonato de cobre producida, y caliéntelo.^[3]

Estructura del cristal

El óxido de cobre(II) pertenece al sistema monoclínico, con un grupo cristalográfico de 2m o C_2h. El grupo espacial de su celda unidad is C2/c, y sus parámetros de red son a = 4.6837(5), b = 3.4226(5), c = 5.1288(6), α = 90° , β = 99.54(1)°, γ = 90°.^[2] El átomo de cobre está coordinado por cuatro átomos de oxígeno en una configuración aproximadamente cuadrangular plana.^[2]

Efectos en la salud

El óxido de cobre(II) es un irritante. También puede causar daño al sistema endócrino y sistema nervioso central. El contacto con los ojos puede causar irritación e importantes daños en la córnea, pudiendo causar conjuntivitis. En contacto con la piel causa irritación y decoloración. La ingestión de polvo de óxido de cobre(II) puede resultar en un sabor metálico, náuseas, vómitos y dolor de estómago. En casos más severos, puede haber sangre en las heces o vómito negro o de color arcilla, ictericia y agrandamiento del hígado. La ruptura de los glóbulos resulta en el colapso circulatorio y shock. La inhalación puede causar daño a los pulmones y el diafragma. La inhalación de vapores durante la fusión de polvo de óxido cúprico puede conducir a una enfermedad llamada la fiebre de humo metálico, que puede causar síntomas de tipo gripal. El óxido de cobre(II) puede causar una acumulación tóxica de cobre en un pequeño subconjunto de la población con enfermedad de Wilson. La manipulación de polvo de óxido de cobre(II) debe hacerse en un área bien ventilada, y se debe tener cuidado para evitar el contacto con la piel o los ojos.^[4] Sin embargo, el cobre es un oligoelemento esencial para la función normal de muchos tejidos, incluyendo el sistema nervioso, el sistema inmunitario, el corazón, la piel y para la formación de capilares^[5][6] así como el cobre, siendo sumamente bien metabolizado por los seres humanos. El óxido de cobre se utiliza en suplementos vitamínicos como una fuente segura de cobre^[7] y tratamientos sin receta médica. El óxido de cobre también es usado en productos de consumo como fundas de almohada y calcetines, debido a sus propiedades cosméticas y antimicrobianas.^{[8][9][10][11]} El riesgo de sensibilidad dérmica frente al cobre es considerado sumamente pequeño.^[12]

Usos

• El óxido cúprico se utiliza como pigmento en cerámica para producir esmaltes azul, rojo y verde (y a veces gris, rosa o negro).
• También se utiliza para producir soluciones de hidróxido de cupramonio, usado para fabricar rayón.
• También se utiliza ocasionalmente como suplemento dietético en animales con deficiencia de cobre.^[13]
• El óxido de cobre(II) tiene aplicación como un semiconductor tipo p, porque tiene una banda prohibida estrecha, de 1,2 eV.
• Se trata de un abrasivo usado para pulir los equipos ópticos.
• El óxido cúprico puede ser usado para producir pilas secas.
• También se ha utilizado en pilas húmedas como cátodo, con litio como ánodo, y dioxalano mezclado con perclorato de litio como electrolito.
• El óxido de cobre(II) puede utilizarse para producir otras sales de cobre.
• También se utiliza cuando se suelda con aleaciones de cobre.^[14]
• Otro uso para el óxido de cobre es como sustituto para el óxido de hierro en la termita. Esto puede cambiar la termita de incendiaria a un bajo explosivo.

Uso en eliminación de sustancias

El óxido cúprico puede ser usado para eliminar en forma segura materiales peligrosos tales como cianuro, hidrocarburos, hidrocarburos halogenados y dioxinas, a través de oxidación.^[15]

Aquí están las ecuaciones que representan la descomposición del fenol y el pentaclorofenol, respectivamente, con óxido de cobre:

${\displaystyle {\ce {C6H5OH + 14 CuO = 6 CO2 + 3 H2O + 14 Cu}}}$

${\displaystyle {\ce {C6Cl5OH + 2 H2O + 9 CuO = 6 CO2 + 5 HCl + 9 Cu}}}$

Propiedades

• Función trabajo: 5.3 eV.^[16]

Referencias

1. Número CAS
2. The effect of hydrostatic pressure on the ambient temperature structure of CuO, Forsyth J.B., Hull S., J. Phys.: Condens. Matter 3 (1991) 5257-5261 , doi 10.1088/0953-8984/3/28/001. Crystallographic point group: 2/m or C_2h. Space group: C2/c. Lattice parameters: a = 4.6837(5), b = 3.4226(5), c = 5.1288(6), α = 90°, β = 99.54(1)°, γ = 90°.
3. «Oxido de Cobre». Archivado desde el original el 13 de julio de 2018. Consultado el 13 de enero de 2019.
4. «Material safety data sheet: Copper(II) oxide». Iowa State University. 2003. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2007. Consultado el 26 de enero de 2007.
5. Uauy et al (1998). «Essentiality of copper in humans». Am J Clin Nutr 67 (3): 952S-9S.
6. Sen et al (2002). «Copper-induced vascular endothelial growth factor expression and wound healing.». Am J Physiol Heart Circ Physiol 282: H1821-27.
7. «Vitamin Supplements:». Archivado desde el original el 23 de julio de 2012. Consultado el 21 de febrero de 2010.
8. Borkow G, et al. (2009). «Improvement of facial skin characteristics using copper oxide containing pillowcases: a double-blind, placebo-controlled, parallel, randomized study». Int J Cosmet Sci. 31(6): 437-43. PMID 19467028.
9. Borkow G, et al. (2009). «Reducing the risk of skin pathologies in diabetics by using copper impregnated socks.». Med Hypotheses. 73(6): 883-6. PMID 19559540.
10. Borkow G, et al. (2005). «Copper as a biocidal tool.». Curr Med Chem. 12(18): 2163-75. PMID 16101497.
11. Borkow G, et al. (2004). «Copper-impregnated products with potent biocidal activities.». FASEB J. 18(14): 1728-30. PMID 15345689.
12. Hostynek JJ, and Maibach HI (2003). «hypersensitivity: dermatologic aspects-an overview». Rev Environ Health 153: 153-83. PMID 14672513.
13. «Uses of Copper Compounds: Other Copper Compounds». Copper Development Association. 2007. Archivado desde el original el 15 de agosto de 2013. Consultado el 27 de enero de 2007.
14. «Cupric Oxide Data Sheet». Hummel Croton Inc. 21 de abril de 2006. Archivado desde el original el 7 de julio de 2011. Consultado el 1 de febrero de 2007.
15. Kenney, Charlie W.; Uchida, Laura A. (abril). Use of copper(II) oxide as source of oxygen for oxidation reactions. Consultado el 29 de junio de 2007.
16. F. P. Koffyberg and F. A. Benko (1982). «A photoelectrochemical determination of the position of the conduction and valence band edges of p-type CuO». J. Appl. Phys. 53: 1173. doi:10.1063/1.330567.

Enlaces externos

• National Pollutant Inventory - Copper and compounds fact sheet
• Esta obra contiene una traducción derivada de «Copper(II) oxide» de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.

• Datos: Q421787
• Multimedia: Copper(II) oxide / Q421787