Nitreto de cobre (Cu3N) (1308-80-1) Propriedades Físicas e Químicas
Nitreto de cobre (Cu3N)
O nitreto de cobre (Cu3N) é um nitreto inorgânico de cobre(I) utilizado como precursor e material funcional em deposição de filmes finos e pesquisa de materiais para aplicações eletrônicas e de revestimentos.
| Número CAS | 1308-80-1 |
| Família | Nitretos metálicos |
| Forma típica | Pó ou sólido cristalino |
| Graus comuns | EP |
O nitreto de cobre é um nitreto inorgânico sólido da classe estrutural tricobre, normalmente formulado como Cu3N. Estruturalmente, é tipicamente descrito como um nitreto rico em cobre com o nitrogênio aniônico ocupando sítios intersticiais numa rede de cobre; muitos relatórios caracterizam a fase como nitreto de cobre(I) com uma estrutura do tipo anti-ReO3 na qual o nitrogênio fica no centro do cubo e o cobre nos vértices. A estrutura eletrônica é dominada pelos estados d do cobre próximos ao nível de Fermi com significativa hibridização metal–nitrogênio; isso confere propriedades intermediárias entre o cobre metálico e nitretos iônicos, explicando o comportamento semicondutor a de gap estreito em filmes finos e nanostruturas.
Quimicamente, o ânion nitreto (formalmente N3− ou azaneto/ânions hidrogenados relacionados em alguns descritores) confere caráter básico e sensível à hidrólise: o nitreto de cobre é propenso à hidrólise e decomposição na presença de umidade, liberando espécies nitrogenadas reduzidas e formando óxidos/hidróxidos de cobre sob condições aquosas ou úmidas ambientais. O material a granel é de baixa polaridade e não é um eletrólito molecular clássico; lipofilia macroscópica ou coeficientes de partição geralmente não se aplicam pois é um sólido inorgânico estendido e não uma espécie molecular discreta. Decomposição térmica e oxidação são as principais vias químicas, em vez de dissolução ácido-base simples.
Grau comerciais comuns reportados para esta substância incluem: EP.
Propriedades Físicas Básicas
Densidade
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual dos dados.
Qualitativamente, como um nitreto denso de metal de transição, o material a granel espera-se que tenha densidade sólida característica de nitretos ricos em metal (significativamente maior que sólidos orgânicos típicos), mas um valor numérico confiável não é fornecido aqui.
Ponto de fusão ou decomposição
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual dos dados.
O nitreto de cobre normalmente se decompõe antes de fundir sob pressão ambiente; a decomposição gera cobre metálico e/ou óxidos de cobre e gases contendo nitrogênio, não apresentando ponto de fusão congruente.
Solubilidade em água
O nitreto de cobre não é um sal molecular solúvel; é instável à hidrólise em água. Em contato com umidade ou meios aquosos, ocorre hidrólise e degradação oxidativa, produzindo óxidos/hidróxidos de cobre e espécies nitrogenadas reduzidas (ex.: amônia ou amônio em algumas condições). Consequentemente, a solubilidade aquosa prática como espécie dissolvida é negligenciável e a exposição à água leva a transformação química, não simples dissolução.
pH da solução (comportamento qualitativo)
Não há valor preciso de pH aquoso disponível porque o composto sofre hidrólise ao invés de formar um sal solúvel estável. Qualitativamente, produtos da hidrólise podem gerar espécies alcalinas (amônia/amônio) e intermediários básicos de hidrólise, assim soluções transitórias ou suspensões geradas por hidrólise parcial podem ser neutras a levemente alcalinas dependendo da extensão da reação e tamponamento.
Propriedades Químicas
Comportamento ácido–base
O nitreto de cobre comporta-se como um nitreto sensível à hidrólise: as espécies de nitrogênio na rede são nucleofílicas/básicas em relação a prótons e serão protonadas ou oxidadas na presença de ácidos ou água. Em ambientes fortemente ácidos, a protonação e dissolução oxidativa liberam íons cobre e espécies nitrogenadas; em meio fortemente básico também ocorrem hidrólise/oxidação que pode acelerar a decomposição. O sólido em si não é um ácido ou base de Brønsted discrto em solução, mas mostra reatividade básica em superfícies reativas ou sítios de defeito.
Reatividade e estabilidade
O nitreto de cobre é quimicamente reativo a umidade, oxigênio e oxidantes comuns. Principais caminhos de reatividade: - Hidrólise: umidade induz conversão em óxidos/hidróxidos de cobre e espécies amônia/amônio. - Decomposição térmica: aquecimento leva tipicamente à perda de nitrogênio e formação de cobre metálico e óxidos de cobre. - Oxidação: exposição ao ar, especialmente em temperatura elevada ou forma finamente dividida, promove oxidação a espécies de cobre(II). Manuseio em atmosferas secas e inertes e evitar processamento aquoso são estratégias típicas para preservar a integridade da fase. Sendo um sólido inorgânico estendido, a reatividade é controlada pela superfície e fortemente dependente de tamanho de partícula, estequiometria e concentração de defeitos.
Parâmetros Moleculares e Iônicos
Fórmula e Massa Molecular
- Fórmula molecular (calculada): Cu3H2N
- Massa molecular (calculada): 206.66
Nota: descritores calculados fornecidos para esta substância indicam a fórmula e massa molecular apresentadas acima; o material é melhor descrito como um sólido inorgânico estendido (Cu3N) e não uma espécie molecular discreta.
Descritores moleculares calculados adicionais (relatados): - Massa exata: 206.80571 - Massa monoisotópica: 204.80752 - Área superficial polar topológica (TPSA): 1 - Complexidade: 3.2 - Contagem de átomos pesados: 4 - Carga formal: 0 - Contagem de doadores de ligação de hidrogênio: 1 - Contagem de aceitadores de ligação de hidrogênio: 1 - Contagem de ligações rotativas: 0 - Contagem de unidades covalentemente ligadas: 4 Estes descritores calculados são resultados automáticos e devem ser interpretados com cautela para um sólido inorgânico estendido.
Íons Constituintes
Identificadores calculados e descritivos indicam um componente azanido e cobre em ambiente de oxidação +1 (descritores IUPAC: azanido; cobre; cobre(1+)). Representações formais em alguns descritores mostram fragmentos iônicos como [NH2−] junto com espécies de cobre; contudo, no sólido a granel o nitreto de cobre é melhor visto como um nitreto intersticial dentro de uma rede de cobre com ligação metálica/covalente mista, em vez de um simples conjunto de íons hidratados discretos. A carga formal da unidade computada geral é reportada como 0.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número CAS: 1308-80-1
- Número Comunidade Europeia (EC): 215-161-4
- InChI: InChI=1S/3Cu.H2N/h;;;1H2/q;;+1;-1
- InChIKey: DOIHHHHNLGDDRE-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: [NH2-].[Cu].[Cu].[Cu+]
- Identificadores CAS obsoletos listados: 2265893-43-2, 756857-91-7
Sinônimos e Nomes Comuns
Sinônimos e nomes comuns fornecidos pelo depositor incluem: - Nitreto de cobre (Cu3N) - Nitreto tricobre - Nitreto de cobre - EINECS 215-161-4 - azanido;cobre;cobre(1+) - NITRETO DE COBRE(I) Sinônimos removidos/alternativos que aparecem nas listas de origem incluem Cu3N, Cu3‑N, e variantes linguísticas como "Nitruro de cobre (Cu3N)".
Aplicações Industriais e Comerciais
Funções Funcionais e Setores de Uso
O nitreto de cobre encontra aplicação como material inorgânico especial principalmente em ciência dos materiais e desenvolvimento de materiais eletrônicos. As funções em nível de classe incluem o uso como precursor para filmes finos de cobre e cobre-nitreto, como componente ou molde em processos de deposição (por exemplo, deposição física ou química em vapor e sputtering reativo), e como objeto de investigação para comportamento semicondutor ou catalítico em escala nanométrica. O material tem sido produzido e manuseado em atividades de pesquisa, desenvolvimento e em pequena escala comercial relevantes para microeletrônica, revestimentos superficiais e pesquisa de filmes finos.
A substância é reportada como ativa comercialmente (status de atividade comercial indicado como ACTIVE).
Exemplos Típicos de Aplicação
- Filmes finos e revestimentos para aplicações microeletrônicas e de pesquisa (barreiras, camadas de controle de difusão ou camadas de nitreto em arquiteturas multicamadas).
- Material precursor para conversão em óxido de cobre, cobre metálico ou outras fases contendo cobre via decomposição controlada ou processamento pós-deposição.
- Reagente de pesquisa para estudos de ligação metal-nitreto, reatividade superficial e propriedades eletrônicas em escala nanométrica.
Não é fornecida aqui uma especificação concisa de aplicação (ex.: formulações industriais padronizadas); a seleção para usos específicos é normalmente baseada na sensibilidade do material à hidrólise, comportamento de decomposição térmica e características de processamento de filmes finos.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Perigos para a Saúde e Meio Ambiente
Classificações e declarações de perigo reportadas (agregados de notificações de empresas) incluem: - Palavra de advertência: Perigo - Declarações de perigo GHS (exemplos e proporções reportadas): H314 (38,2%): Provoca queimaduras graves à pele e danos aos olhos; H315 (61,8%): Provoca irritação cutânea; H319 (61,8%): Provoca irritação ocular grave; H412 (38,2%): Nocivo para a vida aquática com efeitos duradouros. - Classes/categorias de perigo reportadas incluem Corr. Pele 1A; Irrit. Pele 2; Irrit. Olhos 2; Aquático Crônico 3.
Observações toxicológicas indicam potencial toxicidade sistêmica relacionada ao cobre após exposição significativa: hepatotóxico ocupacional, nefrotóxico, potencial para induzir meta-hemoglobinemia e anemia hemolítica em casos graves. É destacado potencial periculoso ambiental para organismos aquáticos.
Valores guia de exposição ocupacional citados nas descrições da fonte: - Limite de Exposição Permissível (PEL): \(1,0\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (como Cu) - Valor Limite de Threshold (TLV): \(1,0\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (como Cu) - Imediatamente Perigoso à Vida ou à Saúde (IDLH): \(100,0\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (como Cu) - Concentração Máxima Permitida (MAK) (fração respirável, compostos inorgânicos de cobre): \(0,01\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\)
Medidas de engenharia e de proteção pessoal devem ser selecionadas para limitar a inalação e exposição dérmica a poeiras metálicas e produtos de hidrólise/oxidação. Resultados agudos potenciais por ingestão ou exposições elevadas incluem lesões hepáticas e renais e efeitos hematológicos associados ao envenenamento por cobre.
Considerações para Armazenamento e Manuseio
- Armazenar em local fresco, seco, bem ventilado, longe da umidade e agentes oxidantes; evitar condições que promovam hidrólise ou oxidação (por exemplo, umidade ambiente, contato aquoso).
- Manusear sob atmosfera inerte ou em ambientes secos para operações em escala laboratorial onde a integridade da fase seja requerida; minimizar geração de poeiras e aerossóis.
- Utilizar equipamento de proteção individual (EPI) adequado: luvas resistentes a produtos químicos, proteção ocular e proteção respiratória quando a exposição a poeiras ou fumos dispersos no ar não puder ser controlada de outra forma.
- Descarte e manejo de resíduos e derramamentos: coletar resíduos sólidos para evitar o lançamento em vias hídricas e prevenir exposição ambiental; evitar dispersão de material particulado. Para informações detalhadas sobre perigos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
