ХЛОРИД МЕДИ (I) (CUCL): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Хлорид меди (I) , представляет собой неорганическое соединение , состоящее из меди (Cu) и хлора (Cl). Его химическая формула - CuCl. Медь в этом соединении имеет валентность +1, а хлор -1. Это белое кристаллическое твердое вещество, которое при длительном воздействии воздуха приобретает зеленоватый цвет из-за окисления меди (I) до меди (II).

Он ведет себя как кислота Льюиса, требуя электронов от других соединений, которые являются основаниями Льюиса, с которыми он образует комплексы или стабильные аддукты. Одним из этих соединений является оксид углерода (CO), поэтому способность связываться между ними используется в промышленности для извлечения CO из газовых потоков.

Очищенный хлорид меди (I) (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Источник: Wikimedia Commons.

Он имеет оптические свойства, которые можно использовать в светоизлучающих полупроводниках. Кроме того, нанокубы CuCl имеют большой потенциал для использования в устройствах для эффективного хранения энергии.

Он используется в искусстве пиротехники, потому что при контакте с пламенем он излучает сине-зеленый свет.

Структура

CuCl состоит из иона меди Cu ⁺ и аниона хлорида Cl ^- . Электронная конфигурация иона Cu ⁺ :

1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ 3д ¹⁰ 4с ⁰

и это потому, что медь потеряла электрон из 4s-оболочки. Хлорид-ион имеет конфигурацию:

1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶

Видно, что оба иона имеют свои полные электронные оболочки.

Это соединение кристаллизуется с кубической симметрией. На изображении ниже показано расположение атомов в кристаллической единице. Розовые сферы соответствуют меди, а зеленые - хлору.

Структура CuCl. Автор: Benjah-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Хлорид меди (I)
• Хлорид меди
• Монохлорид меди

свойства

Физическое состояние

Белое кристаллическое вещество, которое при длительном контакте с воздухом окисляется и становится зеленым.

Молекулярный вес

98,99 г / моль

Температура плавления

430 ºC

Точка кипения

Примерно 1400 ºC.

плотность

4,137 г / см ³

Растворимость

Практически не растворим в воде: 0,0047 г / 100 г воды при 20 ° C. Нерастворим в этаноле (C ₂ H ₅ OH) и ацетоне (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Химические свойства

Он нестабилен на воздухе, потому что Cu ⁺ имеет тенденцию окисляться до Cu ²⁺ . Со временем образуется оксид меди (CuO), гидроксид одновалентной меди (CuOH) или сложный оксихлорид, и соль становится зеленой.

Хлорид меди (I), подвергшийся воздействию окружающей среды и частично окисленный. Может содержать CuO, CuOH и другие соединения. Benjah-bmm27 / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

В водном растворе он также нестабилен, поскольку реакция окисления и восстановления происходит одновременно с образованием металлической меди и иона меди (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl как кислота Льюиса

Это соединение химически действует как кислота Льюиса, что означает, что оно жаждет электронов, таким образом образуя стабильные аддукты с соединениями, которые могут их обеспечить.

Он хорошо растворяется в соляной кислоте (HCl), где ионы Cl ^- действуют как доноры электронов и ^{образуются} , среди прочего, такие частицы, как CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- и Cu ₂ Cl ₄ ^2- .

Это одна из разновидностей, образующихся в растворах CuCl в HCl. Автор: Марилу Стеа.

Водные растворы CuCl обладают способностью поглощать окись углерода (CO). Это поглощение может происходить, когда указанные растворы являются одновременно кислыми, нейтральными или содержащими аммиак (NH ₃ ).

По оценкам, в таких растворах образуются различные частицы, такие как Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) и ^- , в зависимости от среды.

Другие свойства

Он имеет электрооптические характеристики, низкие оптические потери в широком диапазоне светового спектра от видимого до инфракрасного, низкий показатель преломления и низкую диэлектрическую проницаемость.

получение

Хлорид меди (I) может быть получен путем прямого взаимодействия металлической меди с газообразным хлором при температуре 450-900 ° C. Эта реакция применяется в промышленных масштабах.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Восстанавливающее соединение, такое как аскорбиновая кислота или диоксид серы, также можно использовать для преобразования хлорида меди (II) в хлорид меди (I). Например, в случае SO ₂ он окисляется до серной кислоты.

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

Приложения

В процессах восстановления CO

Способность растворов CuCl абсорбировать и десорбировать монооксид углерода используется в промышленности для получения чистого CO.

Например, в процессе под названием COSORB используется стабилизированный хлорид меди в форме комплексной соли с алюминием (CuAlCl ₄ ), которая растворяется в ароматическом растворителе, таком как толуол.

Раствор поглощает CO из газового потока, чтобы отделить его от других газов, таких как CO ₂ , N ₂ и CH ₄ . Затем раствор, богатый монооксидом, нагревают при пониженном давлении (то есть ниже атмосферного), и CO десорбируется. Полученный таким образом газ имеет высокую чистоту.

Структура окиси углерода, в которой наблюдаются электроны, способные образовывать комплекс с CuCl. Автор: Benjah-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Этот процесс позволяет получать чистый CO из риформинга природного газа, газифицированного угля или газов, получаемых при производстве стали.

В катализе

CuCl используется в качестве катализатора различных химических реакций.

Например, реакция элемента германия (Ge) с хлористым водородом (HCl) и этиленом (CH ₂ = CH ₂ ) может быть проведена с использованием этого соединения. Он также используется для синтеза органических соединений кремния и различных гетероциклических органических производных серы и азота.

Полимер полифениленового эфира можно синтезировать с использованием каталитической системы 4-аминопирин и CuCl. Этот полимер очень полезен своими механическими свойствами, низким влагопоглощением, отличной изоляцией от электричества и огнестойкостью.

При получении органических соединений меди

Соединения алкенилкупрата могут быть получены реакцией концевого алкина с водным раствором CuCl и аммиака.

При получении полимеров, связанных с металлами

Хлорид меди (I) может координироваться с полимерами, образуя сложные молекулы, которые служат катализаторами и сочетают в себе простоту гетерогенного катализатора с регулярностью гомогенного.

В полупроводниках

Это соединение используется для получения материала, образованного γ-CuCl на кремнии, который обладает фотолюминесцентными свойствами с высоким потенциалом для использования в качестве полупроводника, излучающего фотоны.

Эти материалы широко используются в ультрафиолетовых светодиодах, лазерных диодах и детекторах света.

В суперконденсаторах

Этот продукт, полученный в виде кубических наночастиц или нанокубиков, позволяет производить суперконденсаторы, поскольку он имеет выдающуюся скорость зарядки, высокую обратимость и небольшую потерю емкости.

Суперконденсаторы - это устройства хранения энергии, которые отличаются высокой плотностью мощности, безопасностью в эксплуатации, быстрыми циклами заряда и разряда, долговременной стабильностью и экологически безопасны.

Нанокубки CuCl могут быть использованы в электронике и накопителях энергии. Автор: Прилив Он. Источник: Pixabay.

Другие приложения

Поскольку CuCl излучает сине-зеленый свет при воздействии пламени, он используется для приготовления фейерверков, где он обеспечивает этот цвет во время выполнения пиротехники.

Зеленый цвет некоторых фейерверков может быть связан с CuCl. Автор: Ганс Браксмайер. Источник: Pixabay.

Ссылки

1. Милек, Дж. Т. и Нойбергер, М. (1972). Хлорид меди. В кн .: Линейные электрооптические модульные материалы. Спрингер, Бостон, Массачусетс. Восстановлено с link.springer.com.
2. Лиде, Д.Р. (редактор) (2003). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
3. Сниеден, РПА (1982). Методы абсорбции / десорбции. В области комплексной металлоорганической химии. Том 8. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
5. Чандрашекхар, В.К. и др. (2018). Последние достижения в области прямого синтеза металлоорганических и координационных соединений. В прямом синтезе комплексов металлов. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Кюшин, С. (2016). Кремнийорганический синтез для построения кремнийорганических кластеров. В эффективных методах получения соединений кремния. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Ван Котен, Г. и Нольтес, Дж. Г. (1982). Медноорганические соединения. В области комплексной металлоорганической химии. Том 2. Восстановлено с sciencedirect.com.
8. Данилюк, Д. и соавт. (2009). Оптические свойства нелегированных и легированных кислородом пленок CuCl на кремниевых подложках. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Восстановлено с link.springer.com.
9. Инь, Б. и др. (2014). Нанокубы из хлорида меди, выращенные на медной фольге для электродов псевдоконденсатора. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Восстановлено с link.springer.com.
10. Kim, K. et al. (2018). Высокоэффективная каталитическая система ароматический аминный лиганд / хлорид меди (I) для синтеза поли (2,6-диметил-1,4-фениленового эфира). Полимеры 2018, 10, 350. Восстановлено с mdpi.com.
11. Википедия (2020). Хлорид меди (I). Восстановлено с en.wikipedia.org.