CHLOREK MIEDZI (I) (CUCL): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Chlorek miedzi (I) stanowi związek nieorganiczny składa się z miedzią (Cu) i chlor (Cl). Jego wzór chemiczny to CuCl. Miedź w tym związku ma wartościowość +1, a chlor -1. Jest to biała krystaliczna substancja stała, która po dłuższym wystawieniu na działanie powietrza nabiera zielonkawego koloru w wyniku utleniania miedzi (I) do miedzi (II).

Zachowuje się jak kwas Lewisa, wymagając elektronów z innych związków będących zasadami Lewisa, z którymi tworzy kompleksy lub stabilne addukty. Jednym z tych związków jest tlenek węgla (CO), więc zdolność wiązania się między nimi jest wykorzystywana w przemyśle do ekstrakcji CO ze strumieni gazu.

Oczyszczony chlorek miedzi (I) (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Posiada właściwości optyczne, które można wykorzystać w półprzewodnikach emitujących światło. Ponadto nanorurki CuCl mają ogromny potencjał do wykorzystania w urządzeniach do wydajnego przechowywania energii.

Znajduje zastosowanie w sztuce pirotechnicznej, ponieważ w kontakcie z płomieniem wytwarza niebiesko-zielone światło.

Struktura

CuCl składa się z jonu miedziawego Cu ⁺ i anionu chlorkowego Cl ^- . Konfiguracja elektronowa jonu Cu ⁺ to:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

a to dlatego, że miedź straciła elektron z powłoki 4s. Jon chlorkowy ma konfigurację:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Można zauważyć, że oba jony mają swoje kompletne powłoki elektroniczne.

Związek ten krystalizuje z symetrią sześcienną. Poniższy obrazek przedstawia rozmieszczenie atomów w jednostce krystalicznej. Różowe kule odpowiadają miedzi, a zielone - chloru.

Struktura CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Chlorek miedzi (I)
• Chlorek miedziawy
• Monochlorek miedzi

Nieruchomości

Stan fizyczny

Białe krystaliczne ciało stałe, które przy dłuższym kontakcie z powietrzem utlenia się i zmienia kolor na zielony.

Waga molekularna

98,99 g / mol

Temperatura topnienia

430 ºC

Temperatura wrzenia

Około 1400 ºC.

Gęstość

4,137 g / cm ³

Rozpuszczalność

Prawie nierozpuszczalny w wodzie: 0,0047 g / 100 g wody o temperaturze 20 ° C. Nierozpuszczalny w etanolu (C ₂ H ₅ OH) i acetonie (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Właściwości chemiczne

Jest niestabilny w powietrzu, ponieważ Cu ⁺ ma tendencję do utleniania się do Cu ²⁺ . Z biegiem czasu tworzy się tlenek miedziowy (CuO), wodorotlenek miedziawy (CuOH) lub kompleksowy tlenochlorek i sól zmienia kolor na zielony.

Chlorek miedzi (I), który został wystawiony na działanie środowiska i częściowo utleniony. Może zawierać CuO, CuOH i inne związki. Benjah-bmm27 / domena publiczna. Źródło: Wikimedia Commons.

W roztworze wodnym jest również niestabilny, ponieważ reakcja utleniania i redukcji zachodzi jednocześnie, tworząc metaliczną miedź i jon miedzi (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl jako kwas Lewisa

Związek ten działa chemicznie jak kwas Lewisa, co oznacza, że ​​jest głodny na elektrony, tworząc w ten sposób stabilne addukty ze związkami, które mogą je dostarczać.

Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w kwasie solnym (HCl), w którym jony Cl ^- zachowują się jak donory elektronów i ^powstają m.in. CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- i Cu ₂ Cl ₄ ^2- .

Jest to jeden z gatunków, które tworzą się w roztworach CuCl w HCl. Autor: Marilú Stea.

Wodne roztwory CuCl mają zdolność pochłaniania tlenku węgla (CO). Ta absorpcja może wystąpić wówczas, kiedy wspomniane rozwiązania są zarówno kwasowe, obojętne lub amonu (NH ₃ ).

Ocenia się, że w takich rozwiązaniach powstają różne gatunki, takie jak Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) i ^- , co jest zależne od medium.

Inne właściwości

Posiada właściwości elektrooptyczne, niskie straty optyczne w szerokim zakresie widma światła od widzialnego do podczerwieni, niski współczynnik załamania światła i niską stałą dielektryczną.

Otrzymywanie

Chlorek miedzi (I) można otrzymać poprzez bezpośrednią reakcję metalicznej miedzi z chlorem gazowym w temperaturze 450-900 ° C. Ta reakcja jest stosowana w przemyśle.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Do przekształcenia chlorku miedzi (II) w chlorek miedzi (I) można również zastosować związek redukujący, taki jak kwas askorbinowy lub dwutlenek siarki. Na przykład w przypadku SO ₂ jest utleniany do kwasu siarkowego.

2 CuCl ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O → 2 CuCl + H ₂ SO ₄ + 2 HCl

Aplikacje

W procesach odzyskiwania CO

Zdolność roztworów CuCl do pochłaniania i desorbowania tlenku węgla jest wykorzystywana w przemyśle do otrzymywania czystego CO.

Na przykład w procesie zwanym COSORB wykorzystuje się stabilizowany chlorek miedzi w postaci złożonej soli z glinem (CuAlCl ₄ ), który rozpuszcza się w rozpuszczalniku aromatycznym takim jak toluen.

Roztwór absorbuje CO ze strumienia gazowego, aby oddzielić go od innych gazów, takich jak CO ₂ , N ₂ i CH ₄ . Roztwór bogaty w tlenek jest następnie ogrzewany pod zmniejszonym ciśnieniem (to jest poniżej atmosferycznego) i CO jest desorbowany. Odzyskany w ten sposób gaz ma wysoką czystość.

Struktura tlenku węgla, w której obserwuje się elektrony zdolne do tworzenia kompleksów z CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Źródło: Wikimedia Commons.

Proces ten pozwala na otrzymanie czystego CO wychodząc z reformowanego gazu ziemnego, zgazowanego węgla lub gazów pochodzących z produkcji stali.

W katalizie

CuCl jest używany jako katalizator różnych reakcji chemicznych.

Przykładowo, przy użyciu tego związku można przeprowadzić reakcję pierwiastka germanu (Ge) z chlorowodorem (HCl) i etylenem (CH ₂ = CH ₂ ). Jest również używany do syntezy organicznych związków krzemu oraz różnych heterocyklicznych organicznych pochodnych siarki i azotu.

Polimer eteru fenylenowego można zsyntetyzować przy użyciu układu katalitycznego 4-aminopiryny i CuCl. Polimer ten jest bardzo przydatny ze względu na swoje właściwości mechaniczne, niską absorpcję wilgoci, doskonałą izolację od elektryczności i odporność na ogień.

W otrzymywaniu organicznych związków miedzi

Związki alkenylkupranu można wytworzyć w reakcji terminalnego alkinu z wodnym roztworem CuCl i amoniaku.

W otrzymywaniu polimerów związanych z metalami

Chlorek miedzi (I) może koordynować się z polimerami, tworząc złożone cząsteczki, które służą jako katalizatory i które łączą prostotę katalizatora heterogenicznego z regularnością katalizatora jednorodnego.

W półprzewodnikach

Związek ten służy do otrzymywania materiału utworzonego przez γ-CuCl na krzemie, który ma właściwości fotoluminescencyjne z dużym potencjałem do wykorzystania jako półprzewodnik emitujący fotony.

Materiały te są szeroko stosowane w diodach emitujących światło ultrafioletowe, diodach laserowych i detektorach światła.

W superkondensatorach

Produkt ten, uzyskany w postaci sześciennych nanocząstek lub nanorurek, umożliwia produkcję superkondensatorów, ponieważ charakteryzuje się znakomitą prędkością ładowania, dużą odwracalnością i niewielką utratą pojemności.

Superkondensatory to urządzenia do magazynowania energii, które wyróżniają się wysoką gęstością mocy, bezpieczeństwem pracy, szybkimi cyklami ładowania i rozładowania, długoterminową stabilnością i są przyjazne dla środowiska.

Nanorurki CuCl mogą być wykorzystywane w elektronice i zastosowaniach związanych z magazynowaniem energii. Autor: Tide He. Źródło: Pixabay.

Inne aplikacje

Ponieważ CuCl emituje niebiesko-zielone światło po wystawieniu na działanie płomienia, jest używany do przygotowywania fajerwerków, gdzie nadaje ten kolor podczas wykonywania pirotechniki.

Zielony kolor niektórych fajerwerków może wynikać z obecności CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Źródło: Pixabay.

Bibliografia

1. Milek, JT i Neuberger, M. (1972). Chlorek miedziawy. W: Linear Electrooptic Modular Materials. Springer, Boston, MA. Odzyskany z link.springer.com.
2. Lide, DR (redaktor) (2003). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85 ^th CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metody absorpcji / desorpcji. W kompleksowej chemii metaloorganicznej. Tom 8. Odzyskany z sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC i in. (2018). Ostatnie postępy w bezpośredniej syntezie związków metaloorganicznych i koordynacyjnych. W bezpośredniej syntezie kompleksów metali. Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Synteza krzemoorganiczna do budowy klastrów krzemoorganicznych. W skutecznych metodach przygotowywania związków krzemu. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. i Noltes, JG (1982). Związki miedzioorganiczne. W kompleksowej chemii metaloorganicznej. Tom 2. Odzyskany z sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. i in. (2009). Właściwości optyczne niedomieszkowanych i domieszkowanych tlenem filmów CuCl na podłożach silikonowych. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76–80. Odzyskany z link.springer.com.
9. Yin, B. i in. (2014). Nanorurki chlorku miedziawego hodowane na folii miedzianej do elektrod pseudokondensatorowych. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Odzyskany z link.springer.com.
10. Kim, K. i in. (2018). Wysokowydajny system katalizatora amin aromatycznych / chlorku miedzi (I) do syntezy poli (eteru 2,6-dimetylo-1,4-fenylenowego). Polymers 2018, 10, 350. Odzyskane z mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Chlorek miedzi (I). Odzyskany z en.wikipedia.org.