RESUME'...

Il rame è l'elemento di transizione che, forse, meglio si presta per esperimenti scolastici: un po' per i colori dello stato elementare e degli stati ossidati, un po' per la facile reperibilità, meno per la tossicità (le regole sono sempre quelle: indossare i DPI e non assaggiare le sostanze manipolate).

Per far passare il rame allo stato ossidato, si procede di solito trattandolo con acido nitrico: la reazione è spettacolare perché il liquido trasparente si colora in verde-azzurro, mentre si sviluppano vapori rossastri (biossido di azoto). Proprio per questo l'operazione va condotta sotto cappa aspirante (e a scuola non si fa, poiché l'acido nitrico è un reagente soggetto a forti restrizioni: ricordo di averla fatta invece in laboratorio al primo anno di università).

Cu e HNO3 : immagine dal web - le seguenti invece sono originali del blogger

Dalla soluzione di rame (II) è possibile preparare una serie di complessi colorati, per trattamento con ammoniaca, carbonato di sodio e idrossido di sodio.

Trattando la soluzione di rame (II) con ioduro di potassio si formano invece lo ioduro di rame (I) sotto forma di precipitato e iodio elementare (che poi è possibile estrarre con un solvente organico come l'esano o il diclorometano). Trovate una trattazione più ampia QUI.

La riduzione del rame (II) a rame (I) è possibile anche eseguendo il saggio di Benedict per gli zuccheri riducenti: il cambiamento di colore, da blu a rosso mattone, attesta la positività del saggio.

Anche il Saggio del biureto (usato nel riconoscimento delle proteine) sfrutta un cambiamento di colore che interessa lo ione rameico: da blu a viola - più o meno intenso a seconda della quantità di proteina presente. Il viraggio è dovuto al fatto che lo ione è complessato dagli atomi di O e N presenti nelle proteine, come rappresentato nell'immagine sottostante.

Spero che questa breve e colorata rassegna sia di aiuto ai miei discepoli nell'organizzare il ripasso della parte di laboratorio in vista delle prove di fine gennaio, a coronamento del quadrimestre.

QUALCHE NOTA SUL RAME...

Il rame è un elemento chimico, con Z = 29 e simbolo Cu (dal latino cuprum, che richiama nel nome l'isola di Cipro, presso la quale esistevano giacimenti di rame). Puro, si presenta come un solido dal colore rossiccio, a differenza degli altri metalli - grigi lucenti.

Con argento e oro, il rame forma la triade dei metalli da conio. Noto dall'antichità (dà il nome alla prima età dei metalli), esso si trova in natura allo stato nativo oppure sotto forma di minerali, soprattutto carbonati (malachite) e solfuri (calcopirite). Innumerevoli sono gli oggetti di uso comune e non forgiati in rame o con le sue leghe (bronzo, ottone).

Il rame dà due serie di sali: rameosi (n.ox. = +1) e rameici (n.ox. = +2). Qualche tempo fa ho raccontato QUI la preparazione dello ioduro rameoso, CuI, e ho richiamato l'attenzione sul saggio di Benedict per riconoscere gli zuccheri riducenti. Il saggio è positivo se la soluzione azzurra di Cu(II) diventa arancione per formazione di Cu2O, ossido rameoso, detto un tempo ossidùlo di rame: osservatelo in questa foto (di SSZ) nella provetta alla vostra destra.

I sali di rame (I) sono importanti catalizzatori in molte reazioni organiche - come ad esempio le reazioni di Sandmeyer, che interessano i sali di diazonio e permettono di introdurre sull'anello aromatico Cl, Br e CN; oppure le reazioni di cross-coupling (Ullmann); etc.

Il rame e i suoi sali catalizzano anche reazioni di interesse industriale, come la sintesi del metanolo (ZnO/Cu/Al2O3), la produzione di acetaldeide,  l'ossidazione di HCl a cloro e acqua, l'ossiclorurazione di alcheni, etc.

I sali di rame (II) si distinguono per il classico colore verde-azzurro, dovuto alla formazione dell'aquo-ione. Ne vedete qualche esempio in questa vecchia collezione. Una nota: CuO e CuS sono neri. Se anidri, i sali di rame sono invece bianchi.

Alcuni sali di rame (non tutti però) sono solubili in acqua: cloruro, nitrato, solfato (quest'ultimo prodotto industrialmente in grandi quantità - sotto - e usato come fungicida in agricoltura, anche biologica, tal quale oppure in diverse miscele, come la poltiglia bordolese).

Carbonato e idrossido di rame (nella foto sotto) sono insolubili in acqua e danno precipitati. Si preparano aggiungendo soluzioni di carbonato o idrossido di sodio (o di potassio) a soluzioni acquose di Cu(II).

Altri composti dai colori interessanti sono dati per reazione con leganti N-donatori (ammoniaca, ammine). Gustatevi (con gli occhi: il contenuto di quei bicchieri è assai velenoso) il video sotto...

Qualche altra cosa meriterebbe di esser detta a proposito dei composti organometallici che contengono rame (es. cupràti di Gilman) oppure sul ruolo biologico di questo elemento in molti enzimi. Ma non voglio appesantire il post. Alla prossima!

PS: nella foto conclusiva di LG, un complesso di Cu(II) con ammoniaca.

IODURO DI RAME

La mia passione per minerali e rocce si è risvegliata in questi ultimi mesi grazie ai miei alunni e alle lezioni di Scienze della Terra, ma già da ragazzino era parte di me. Ho riscoperto molti campioni che già allora (un quarto di secolo fa circa) avevo collezionato: tra questi, una scatola di minerali dal Vesuvio che avevo acquistato in occasione di una gita scolastica (maggio 1993).

Ristudiandoli uno per uno con qualche conoscenza in più, ho avuto modo di dubitare dell'autenticità di qualche campione - e in particolare di due di essi: la mimetite e la covellina. La prima mostra cristalli troppo arancioni rispetto a quanto riportato nei manuali; la seconda mostra cristalli troppo regolari (rarissimi, per questo minerale).

Prelevati due cristalli (uno per ciascun campione), li ho posti in altrettante provette con un po' d'acqua: si sono solubilizzati piuttosto velocemente (cosa che non dovrebbe accadere) e ciò mi ha permesso di ottenere due soluzioni che vedete in foto.

Per farla breve, la soluzione arancione è costituita da potassio bicromato in acqua deionizzata; la soluzione azzurrina è costituita da solfato di rame in acqua deionizzata. Che dire? Altro che mimetite e covellina: viva l'onestà.

Alla soluzione di rame (II) ho aggiunto una soluzione di ioduro di potassio (KI): si è formato un precipitato di ioduro di rame (I) insieme a iodio elementare e solfato di potassio. Guardate il seguente video, un po' grezzo, che immortala il momento:

La reazione è al contempo una redox e una precipitazione:

• una redox perché il rame (II) si riduce a rame (I) e lo ioduro si ossida a iodio elementare;
• una precipitazione perché lo ioduro di rame (I) precipita sul fondo della provetta e la soluzione rimane maroncina a causa della compresenza in soluzione di iodio e ioduro.

2CuSO4 + 4KI -> 2CuI + 2K2SO4 + I2

Successivamente mi sono divertito ad estrarre lo iodio con diclorometano e a raccoglierlo a parte per ulteriori esperimenti: 

• nella provetta di sinistra osservate il precipitato di ioduro di rame (I), bianco, mentre si forma dalla soluzione acquosa;
• nella provetta di destra osservate lo iodio elementare, viola (donde il nome assegnatogli al momento della sua scoperta), solubilizzato in diclorometano.

Quando ho dato l'annuncio su Facebook del mio lavoretto (scusate la frivolezza, ma non mi pareva una cosa da Angewandte Chemie - dove oltretutto non potrei pubblicare), ho usato la seguente fotografia: in primo piano le provette e dietro il pannello che mi immortala con gli amici in un giorno indimenticabile.

Iodio e ioduro di rame (I) se ne stanno buoni da parte per futuri (prossimi venturi) esperimenti.