MĚĎ (I) CHLORID (CUCL): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Chlorid mědi (I) je anorganická sloučenina skládající se z mědi (Cu) a chloru (Cl). Jeho chemický vzorec je CuCl. Měď v této sloučenině má valenci +1 a chlor -1. Je to bílá krystalická pevná látka, která při dlouhodobém vystavení vzduchu získává nazelenalé zbarvení díky oxidaci mědi (I) na měď (II).

Chová se jako Lewisova kyselina a vyžaduje elektrony od jiných sloučenin, které jsou Lewisovými bázemi, s nimiž tvoří komplexy nebo stabilní adukty. Jednou z těchto sloučenin je oxid uhelnatý (CO), takže schopnost vázat se mezi nimi se průmyslově používá k extrakci CO z plynných proudů.

Čištěný chlorid měďný (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Má optické vlastnosti, které lze použít v polovodičích emitujících světlo. Kromě toho mají nanočástice CuCl velký potenciál pro použití v zařízeních k efektivnímu ukládání energie.

Používá se v oboru pyrotechniky, protože při kontaktu s plamenem vytváří modrozelené světlo.

Struktura

CuCl je tvořen měděným iontem Cu ⁺ a chloridovým aniontem Cl ^-. Elektronová konfigurace iontu Cu ⁺ je:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

a je to proto, že měď ztratila elektron ze skořápky 4s. Chloridový ion má konfiguraci:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Je vidět, že oba ionty mají své kompletní elektronické náboje.

Tato sloučenina krystalizuje s kubickou symetrií. Obrázek níže ukazuje uspořádání atomů v krystalické jednotce. Růžové koule odpovídají mědi a zelené koule chlóru.

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

Nomenklatura

• Chlorid měďný
• Chlorid měďný
• Monochlorid měďnatý

Vlastnosti

Fyzický stav

Bílá krystalická pevná látka, která při dlouhodobém kontaktu se vzduchem oxiduje a zezelená.

Molekulární váha

98,99 g / mol

Bod tání

430 ° C

Bod varu

Přibližně 1400 ° C.

Hustota

4,137 g / cm ³

Rozpustnost

Téměř nerozpustný ve vodě: 0,0047 g / 100 g vody při 20 ° C. Nerozpustný v ethanolu (C ₂ H ₅ OH) a aceton (CH ₃ (C = O) CH ₃).

Chemické vlastnosti

Ve vzduchu je nestabilní, protože Cu ⁺ má tendenci oxidovat na Cu ²⁺. Postupem času se tvoří oxid měďnatý (CuO), hydroxid měďný (CuOH) nebo komplexní oxychlorid a sůl zezelená.

Chlorid měďnatý, který byl vystaven životnímu prostředí a částečně oxidován. Může obsahovat CuO, CuOH a další sloučeniny. Benjah-bmm27 / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Ve vodném roztoku je také nestabilní, protože oxidační a redukční reakce probíhá současně a vytváří kovový měď a iont mědi (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl jako Lewisova kyselina

Tato sloučenina působí chemicky jako Lewisova kyselina, což znamená, že má hlad po elektronech, čímž vytváří stabilní adukty se sloučeninami, které je mohou poskytnout.

To je velmi rozpustný v kyselině chlorovodíkové (HCl), kde Cl ^- ionty chovají jako elektronové donory a druhů, jako je například CuCl ₂ ^-, CuCl ₃ ^2- a Cu ₂ Cl ₄ ^{2- jsou vytvořeny}, mimo jiné.

Toto je jeden z druhů, které se tvoří v roztocích CuCl v HCI. Autor: Marilú Stea.

Vodné roztoky CuCl mají schopnost absorbovat oxid uhelnatý (CO). Tato absorpce může nastat, když uvedená řešení jsou jak kyselé, neutrální nebo s amoniakem (NH ₃).

V takových řešeních se odhaduje, že se tvoří různé druhy, jako je Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) a ^-, což závisí na médiu.

Další vlastnosti

Má elektrooptické vlastnosti, nízkou optickou ztrátu v širokém rozsahu světelného spektra od viditelného po infračervené, nízký index lomu a nízkou dielektrickou konstantu.

Získání

Chlorid měďný lze získat přímou reakcí měděného kovu s plynným chlorem při teplotě 450 až 900 ° C. Tato reakce se provádí průmyslově.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Redukční sloučenina, jako je kyselina askorbová nebo oxid siřičitý, lze také použít k přeměně chloridu měďnatého na chlorid měďnatý. Například, v případě SO ₂, se oxiduje na kyselinu sírovou.

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

Aplikace

V procesech obnovy CO

Schopnost roztoků CuCl absorbovat a desorbovat oxid uhelnatý se průmyslově používá k získání čistého CO.

Například proces nazvaný COSORB použití stabilizovaného chlorid měďnatý ve formě komplexní soli s hliníkem (CuAlCl ₄), který se rozpouští v aromatickém rozpouštědle, jako je toluen.

Řešení absorbuje CO z proudu plynu pro oddělení od jiných plynů, jako je CO ₂, N _2, a CH ₄. Roztok bohatý na oxid uhelnatý se pak zahřívá za sníženého tlaku (tj. Pod atmosférickou atmosférou) a CO se desorbuje. Takto získaný plyn má vysokou čistotu.

Struktura oxidu uhelnatého, kde jsou pozorovány elektrony dostupné pro komplex s CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento proces umožňuje získat čistý CO počínaje reformovaným zemním plynem, zkapalněným uhlí nebo plyny získanými z výroby oceli.

Při katalýze

CuCl se používá jako katalyzátor pro různé chemické reakce.

Například, reakce prvku germania (Ge), se chlorovodík (HCl) a ethylen (CH ₂ = CH ₂), může být provedena za použití této sloučeniny. Používá se také pro syntézu organických sloučenin křemíku a různých heterocyklických organických sloučenin síry a dusíku.

Polyfenylenetherový polymer může být syntetizován za použití 4-aminopyrinového a CuCl katalyzátorového systému. Tento polymer je velmi užitečný pro své mechanické vlastnosti, nízkou absorpci vlhkosti, vynikající izolaci od elektřiny a odolnost vůči ohni.

Při získávání organických sloučenin mědi

Alkenylcuprátové sloučeniny mohou být připraveny reakcí terminálního alkinu s vodným roztokem CuCl a amoniakem.

Při získávání polymerů vázaných na kovy

Chlorid měďný může koordinovat s polymery a vytvářet složité molekuly, které slouží jako katalyzátory a které kombinují jednoduchost heterogenního katalyzátoru s pravidelností homogenního.

V polovodičích

Tato sloučenina se používá k získání materiálu tvořeného y-CuCl na křemíku, který má fotoluminiscenční vlastnosti s vysokým potenciálem pro použití jako polovodič emitující fotony.

Tyto materiály jsou široce používány v ultrafialových světelných diodách, laserových diodách a světelných detektorech.

U superkondenzátorů

Tento produkt získaný ve formě krychlových nanočástic nebo nanočástic umožňuje výrobu superkondenzátorů, protože má vynikající rychlost nabíjení, vysokou reverzibilitu a malou ztrátu kapacity.

Superkondenzátory jsou zařízení pro ukládání energie, která vynikají vysokou hustotou výkonu, bezpečným provozem, rychlými cykly nabíjení a vybíjení, dlouhodobou stabilitou a šetrností k životnímu prostředí.

Nanokroužky CuCl lze použít v aplikacích pro ukládání elektroniky a energie. Autor: Tide He. Zdroj: Pixabay.

Další aplikace

Protože CuCl emituje modro-zelené světlo, když je vystaven plameni, používá se k přípravě ohňostroje, kde poskytuje tuto barvu během provádění pyrotechniky.

Zelená barva některých ohňostrojů může být způsobena CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Zdroj: Pixabay.

Reference

1. Milek, JT a Neuberger, M. (1972). Chlorid měďný. In: Lineární elektrooptické modulární materiály. Springer, Boston, MA. Obnoveno z odkazu.springer.com.
2. Lide, DR (editor) (2003). CRC Příručka chemie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metody absorpce / desorpce. V Komplexní organokovové chemii. Svazek 8. Obnoven ze stránek sciusalirect.com.
4. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
5. Chandrashekhar, VC a kol. (2018). Poslední pokroky v přímé syntéze organokovových a koordinačních sloučenin. V přímé syntéze kovových komplexů. Obnoveno z sciposedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Syntéza organosilikonu pro konstrukci organosilikonových klastrů. V účinných metodách pro přípravu křemíkových sloučenin. Obnoveno z sciposedirect.com.
7. Van Koten, G. a Noltes, JG (1982). Organocopper sloučeniny. V Komplexní organokovové chemii. Svazek 2. Obnoven ze stránek sciusalirect.com.
8. Danieluk, D. a kol. (2009). Optické vlastnosti nedopovaných a kyslíkem dopovaných filmů CuCl na silikonových substrátech. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Obnoveno z odkazu.springer.com.
9. Yin, B. a kol. (2014). Nanočástice chloridu měďného pěstované na měděné fólii pro pseudokapacitorové elektrody. Nano-Micro Lett. 6, 340 - 346 (2014). Obnoveno z odkazu.springer.com.
10. Kim, K. a kol. (2018). Vysoce účinný Aromatický aminový ligandový / měďnatý (I) chloridový katalytický systém pro syntézu poly (2,6-dimethyl-1,4-fenylenetheru). Polymers 2018, 10, 350. Obnoveno z mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Chlorid měďný. Obnoveno z en.wikipedia.org.