МІДЬ (I) ХЛОРИД (CUCL): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Хлорид міді (I) , являє собою неорганічну сполуку , що складається з міді (Cu) і хлору (Cl). Його хімічна формула - CuCl. Мідь у цій сполуці має валентність +1, а хлор -1. Це біла кристалічна тверда речовина, яка, тривалий час потрапляючи на повітря, набуває зеленуватого кольору за рахунок окислення міді (I) до міді (II).

Він поводиться як кислота Льюїса, вимагаючи електронів від інших сполук, які є основами Льюїса, з якими він утворює комплекси або стійкі аддукти. Однією з цих сполук є оксид вуглецю (СО), тому здатність зв'язуватися між цими використовується промислово для вилучення СО з потоків газу.

Очищений хлорид міді (I) (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Він має оптичні властивості, які можна використовувати в напівпровідниках, що випромінюють світло. Крім того, нанокуби CuCl мають великий потенціал для використання в пристроях для ефективного зберігання енергії.

Застосовується в мистецтві піротехніки, оскільки в контакті з полум'ям воно виробляє синьо-зелене світло.

Будова

CuCl складається з іона міді Cu ⁺ і аніона хлориду Cl ^- . Електронна конфігурація іона Cu ⁺ :

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

і це тому, що мідь втратила електрон з оболонки 4s. Хлорид-іон має конфігурацію:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Видно, що обидва іони мають свої повні електронні оболонки.

Ця сполука кристалізується з кубічною симетрією. На зображенні нижче показано розташування атомів у кристалічній одиниці. Рожеві сфери відповідають міді, а зелені - хлору.

Структура CuCl. Автор: Бенджа-bmm27. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Мідний (I) хлорид
• Хлорид купризу
• Мідний монохлорид

Властивості

Фізичний стан

Біле кристалічне тверде речовина, яке при тривалому контакті з повітрям окислюється і стає зеленим.

Молекулярна маса

98,99 г / моль

Точка плавлення

430 ºC

Точка кипіння

Приблизно 1400 ºC.

Щільність

4,137 г / см ³

Розчинність

Майже нерозчинна у воді: 0,0047 г / 100 г води при 20 ° С. Нерозчинний у етанолі (C ₂ H ₅ OH) та ацетоні (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Хімічні властивості

Він нестійкий на повітрі, оскільки Cu ⁺ має тенденцію до окислення до Cu ²⁺ . З часом утворюється оксид міді (CuO), гідроксид купруду (CuOH) або складний оксихлорид і сіль зеленіє.

Хлорид міді (I), що потрапив у навколишнє середовище та частково окислився. Може містити CuO, CuOH та інші сполуки. Benjah-bmm27 / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

У водному розчині він також нестійкий, оскільки реакція окислення та відновлення відбувається одночасно, утворюючи металевий іон міді та міді (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl як кислота Льюїса

Ця сполука діє хімічно як кислота Льюїса, а це означає, що вона голодна до електронів, утворюючи таким чином стійкі аддукти із сполуками, які можуть їх забезпечити.

Це дуже добре розчинний в соляній кислоті (HCl), де Cl ^- іони поводяться в якості донорів електронів і видів , таких як CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ² і Cu ₂ Cl ₄ ^{2- утворюються} , серед інших.

Це один із видів, що утворюються в розчинах CuCl у HCl. Автор: Marilú Stea.

Водні розчини CuCl мають здатність поглинати чадний газ (СО). Це поглинання може відбуватися, коли зазначені розчини є як кислими, нейтральними, так і аміаком (NH ₃ ).

У таких розчинах оцінюється, що утворюються різні види, такі як Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) і ^- , що залежить від середовища.

Інші властивості

Він має електрооптичні характеристики, низькі оптичні втрати в широкому діапазоні спектра світла від видимого до інфрачервоного, низький показник заломлення та низьку діелектричну постійну.

Отримання

Хлорид міді (I) можна отримати шляхом прямого взаємодії металу міді з газом хлору при температурі 450-900 ° С. Цю реакцію застосовують промислово.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Відновлюючу сполуку, таку як аскорбінова кислота або діоксид сірки, можна також використовувати для перетворення хлориду міді (II) у хлорид міді (I). Наприклад, у випадку SO ₂ він окислюється до сірчаної кислоти.

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

Програми

У процесах відновлення СО

Здатність розчинів CuCl поглинати та десорбувати оксид вуглецю використовується промислово для отримання чистого СО.

Наприклад, у процесі під назвою COSORB використовується стабілізований хлорид міді у вигляді складної солі з алюмінієм (CuAlCl ₄ ), яка розчиняється в ароматичному розчиннику, такому як толуол.

Розчин поглинає СО з газоподібного потоку, щоб відокремити його від інших газів, таких як CO ₂ , N ₂ і CH ₄ . Потім розчин, багатий окисом, нагрівається при зниженому тиску (тобто нижче атмосферного) і СОС десорбується. Вироблений таким чином газ відрізняється високою чистотою.

Структура оксиду вуглецю, де спостерігаються електрони, доступні для комплексу з CuCl. Автор: Бенджа-bmm27. Джерело: Wikimedia Commons.

Цей процес дозволяє отримати чистий СО, починаючи з реформованого природного газу, газифікованого вугілля або газів, отриманих при виробництві сталі.

У каталізі

CuCl використовується як каталізатор різних хімічних реакцій.

Наприклад, реакція елемента германію (Ge) з хлоридом водню (HCl) та етиленом (CH ₂ = CH ₂ ) може бути здійснена за допомогою цієї сполуки. Він також використовується для синтезу органічних сполук кремнію та різних гетероциклічних похідних сірки та азоту.

Поліфеніленовий ефірний полімер може бути синтезований за допомогою каталізаторної системи 4-амінопірину та CuCl. Цей полімер дуже корисний своїми механічними властивостями, низьким поглинанням вологи, відмінною ізоляцією від електрики та стійкістю до вогню.

При отриманні органічних сполук міді

Алкенілкупратні сполуки можуть бути отримані шляхом взаємодії кінцевого алкіну з водним розчином CuCl та аміаком.

При отриманні полімерів, пов'язаних з металами

Хлорид міді (I) може координуватись з полімерами, утворюючи складні молекули, які служать каталізаторами і поєднують простоту гетерогенного каталізатора з регулярністю однорідного.

У напівпровідниках

Ця сполука використовується для отримання матеріалу, утвореного γ-CuCl на кремнію, який має фотолюмінесцентні властивості з високим потенціалом, який можна використовувати як напівпровідник, що випромінює фотони.

Ці матеріали широко використовуються в діодах, що випромінюють ультрафіолетове світло, лазерних діодах та детекторах світла.

У суперконденсаторах

Цей продукт, отриманий у вигляді кубічних наночастинок або нанокубів, дає можливість виготовляти суперконденсатори, оскільки він має неабияку швидкість зарядки, високу оборотність і малу втрату ємності.

Суперконденсатори - це накопичувачі енергії, які відрізняються високою щільністю потужності, безпекою в роботі, швидкими циклами заряду та розряду, довгостроковою стабільністю та екологічно чистими.

CuCl нанокуби можуть бути використані в електроніці та додатках для зберігання енергії. Автор: Tide He. Джерело: Pixabay.

Інші програми

Оскільки CuCl випромінює синьо-зелене світло при впливі полум'я, його використовують для підготовки феєрверків там, де він надає цей колір під час виконання піротехніки.

Зелений колір деяких феєрверків може бути зумовлений CuCl. Автор: Ганс Браксмайер. Джерело: Pixabay.

Список літератури

1. Мілек, Дж. Т. та Нойбергер, М. (1972). Хлорид купрузу В: Лінійні електрооптичні модульні матеріали. Спрингер, Бостон, Массачусетс. Відновлено з link.springer.com.
2. Lide, DR (редактор) (2003). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
3. Sneeden, RPA (1982). Методи поглинання / десорбції. У комплексній органічнометалічній хімії. Том 8. Відновлено з sciencedirect.com.
4. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
5. Чандрашехар, VC та ін. (2018). Останні досягнення в галузі прямого синтезу органікометалічних та координаційних сполук. У прямому синтезі металевих комплексів. Відновлено з sciencedirect.com.
6. Кюшин, С. (2016). Органосиліконовий синтез для побудови органосиліконових кластерів. В ефективних методах приготування сполук кремнію. Відновлено з sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. and Noltes, JG (1982). Органо-мідні сполуки. У комплексній органічнометалічній хімії. Том 2. Відновлено з sciencedirect.com.
8. Данилюк, Д. та ін. (2009). Оптичні властивості нелегованих і кисневих плівок CuCl на кремнієвих підкладках. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Відновлено з link.springer.com.
9. Інь, Б. та ін. (2014). Нанокуби хлористого хлориду, вирощені на мідній фользі для псевдоконденсаторних електродів. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Відновлено з link.springer.com.
10. Кім, К. та ін. (2018). Високоефективна система каталізатора хлоридного ароматичного аміну / міді (I) для синтезу полі (2,6-диметил-1,4-феніленового ефіру). Полімери 2018, 10, 350. Відновлено з сайту mdpi.com.
11. Вікіпедія (2020). Мідний (I) хлорид. Відновлено з сайту en.wikipedia.org