МЕДЕН (I) ХЛОРИД (CUCL): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2024

На меден хлорид (I) е неорганично съединение, състояща се от мед (Си) и хлор (Cl). Химическата му формула е CuCl. Медта в това съединение има валентност +1, а хлорът -1. Това е бяло кристално твърдо вещество, което при продължително излагане на въздух придобива зеленикав цвят поради окисляването на медта (I) до медта (II).

Той се държи като Люисова киселина, като се нуждае от електрони от други съединения, които са основи на Люис, с които образува комплекси или стабилни адукти. Едно от тези съединения е въглеродният окис (CO), така че способността за свързване между двете се използва индустриално за извличане на CO от газови потоци.

Пречистен меден (I) хлорид (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Източник: Wikimedia Commons.

Той има оптични свойства, които могат да се използват в полупроводници, излъчващи светлина. Освен това, CuCl нанокубите имат голям потенциал да се използват в устройства за ефективно съхранение на енергия.

Използва се в пиротехническото изкуство, тъй като в контакт с пламъкът произвежда синьо-зелена светлина.

структура

CuCl се състои от меден йон Cu ⁺ и хлориден анион Cl ^-. Електронната конфигурация на Cu ⁺ йона е:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

и това е така, защото медта загуби електрона от черупката на 4s. Хлоридният йон има конфигурацията:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Вижда се, че и двата йона имат своите пълни електронни обвивки.

Това съединение кристализира с кубична симетрия. Изображението по-долу показва подредбата на атомите в кристална единица. Розовите сфери съответстват на медта, а зелените - на хлора.

Структура на CuCl. Автор: Беня-bmm27. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Меден (I) хлорид
• Куперов хлорид
• Меден монохлорид

Имоти

Физическо състояние

Бяло кристално твърдо вещество, което при продължителен контакт с въздуха се окислява и става зелено.

Молекулно тегло

98,99 g / mol

Точка на топене

430 ºC

Точка на кипене

Приблизително 1400 ºC.

плътност

4,137 гр / см ³

разтворимост

Почти неразтворим във вода: 0,0047 g / 100 g вода при 20 ° C. Неразтворим в етанол (C ₂ H ₅ OH) и ацетон (СН ₃ (С = О) СН ₃).

Химични свойства

Нестабилен е във въздуха, тъй като Cu ⁺ има тенденция да се окислява до Cu ²⁺. С течение на времето се образува меден оксид (CuO), меден хидроксид (CuOH) или сложен оксихлорид и солта става зелена.

Меден (I) хлорид, изложен на околната среда и частично окислен. Може да съдържа CuO, CuOH и други съединения. Benjah-bmm27 / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

Във воден разтвор той също е нестабилен, тъй като реакцията на окисляване и редукция протича едновременно, образувайки метален меден и меден (II) йон:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl като Люисова киселина

Това съединение действа химически като Люисова киселина, което означава, че е гладно за електрони, като по този начин образува стабилни адукти със съединения, които могат да ги осигурят.

Той е много разтворим в солна киселина (HCl), където Cl ^- йони се държат като донори на електрон и се образуват видове като CuCl ₂ ^-, CuCl ₃ ^2- и Cu ₂ Cl ₄ ^2-.

Това е един от видовете, които се образуват в разтвори на CuCl в HCl. Автор: Marilú Stea.

Водните разтвори на CuCl имат способността да абсорбират въглероден окис (CO). Тази абсорбция може да се случи, когато споменатите решения са както кисели, неутрални или с амоняк (NH ₃).

При такива разтвори се изчислява, че се образуват различни видове като Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) и ^-, което зависи от средата.

Други свойства

Той има електрооптични характеристики, ниски оптични загуби в широк диапазон на светлинния спектър от видими до инфрачервени, нисък коефициент на пречупване и ниска диелектрична константа.

Получаване

Меден (I) хлорид може да се получи чрез директна реакция на меден метал с хлорен газ при температура 450-900 ° С. Тази реакция се прилага индустриално.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Редуциращо съединение като аскорбинова киселина или серен диоксид също може да се използва за превръщане на меден (II) хлорид в меден (I) хлорид. Например, в случая на SO ₂, той се окислява до сярна киселина.

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

Приложения

В процесите на възстановяване на СО

Способността на разтворите на CuCl да абсорбира и десорбира въглеродния оксид се използва индустриално за получаване на чист CO.

Например процесът, наречен COSORB, използва стабилизиран меден хлорид под формата на сложна сол с алуминий (CuAlCl ₄), която се разтваря в ароматен разтворител като толуен.

Разтворът абсорбира CO от газообразен поток, за да го отдели от други газове, като СО ₂, N ₂ и CH ₄. След това богатият на моноксид разтвор се нагрява при понижено налягане (тоест под атмосферно) и СО се десорбира. Извлеченият по този начин газ е с висока чистота.

Структура на въглероден оксид, където се наблюдават електроните, достъпни за комплексиране с CuCl. Автор: Беня-bmm27. Източник: Wikimedia Commons.

Този процес позволява да се получи чист CO, като се започне от реформиран природен газ, газифицирани въглища или газове, получени от производството на стомана.

При катализа

CuCl се използва като катализатор за различни химични реакции.

Например, реакцията на германий елемент (Ge) с хлороводород (HCl) и етилен (CH ₂ = CH ₂) може да се извършва чрез използване на това съединение. Използва се също за синтеза на органични силициеви съединения и различни хетероциклични органични серни и азотни производни.

Полифенилен етерен полимер може да бъде синтезиран с помощта на 4-аминопирин и CuCl катализаторна система. Този полимер е много полезен заради своите механични свойства, ниско абсорбиране на влага, отлична изолация от електричество и устойчивост на огън.

При получаване на органични медни съединения

Алкенилкупратните съединения могат да бъдат получени чрез взаимодействие на терминален алкин с воден разтвор на CuCl и амоняк.

При получаване на полимери, свързани с метали

Медният (I) хлорид може да координира с полимери, образувайки сложни молекули, които служат като катализатори и които съчетават простотата на хетерогенен катализатор с редовността на хомогенния.

В полупроводници

Това съединение се използва за получаване на материал, образуван от γ-CuCl върху силиций, който има фотолюминесцентни свойства с висок потенциал, който може да бъде използван като излъчващ фотон полупроводник.

Тези материали се използват широко в излъчващи ултравиолетова светлина диоди, лазерни диоди и детектори за светлина.

В суперкондензатори

Този продукт, получен под формата на кубични наночастици или нанокуби, прави възможно производството на суперкондензатори, тъй като има изключителна скорост на зареждане, висока обратимост и малка загуба на капацитет.

Суперкондензаторите са устройства за съхранение на енергия, които се открояват със своята висока плътност на мощността, безопасност при работа, бързи цикли на зареждане и разреждане, дългосрочна стабилност и са екологични.

CuCl нанокуби могат да бъдат използвани в електрониката и приложенията за съхранение на енергия. Автор: Tide He. Източник: Pixabay

Други приложения

Тъй като CuCl излъчва синьо-зелена светлина, когато е изложен на пламък, той се използва за приготвяне на фойерверки, където осигурява този цвят по време на изпълнението на пиротехниката.

Зеленият цвят на някои фойерверки може да се дължи на CuCl. Автор: Ханс Браксмайер. Източник: Pixabay

Препратки

1. Milek, JT и Neuberger, M. (1972). Хлорид на чаша. В: Линейни електрооптични модулни материали. Спрингер, Бостън, МА. Възстановено от link.springer.com.
2. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Методи на абсорбция / десорбция. В комплексна органичнометална химия. Том 8. Възстановен от sciencedirect.com.
4. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC et al. (2018). Последни постижения в директния синтез на органичнометални и координационни съединения. В директен синтез на метални комплекси. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Кюшин, С. (2016). Органосиликонов синтез за изграждане на органосиликонови клъстери. В ефикасни методи за приготвяне на силициеви съединения. Възстановени от sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. and Noltes, JG (1982). Органо-медни съединения. В комплексна органичнометална химия. Том 2. Възстановен от sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. et al. (2009 г.). Оптични свойства на неотпечатани и легирани с кислород CuCl филми върху силициеви субстрати. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Възстановено от link.springer.com.
9. Yin, B. et al. (2014). Нанокуби от хлориден хлорид, отглеждани върху медно фолио за псевдокондензаторни електроди. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Възстановено от link.springer.com.
10. Kim, K. et al. (2018). Високоефективна ароматна аминна лиганда / медна (I) хлоридна каталитична система за синтеза на поли (2,6-диметил-1,4-фенилен етер). Полимери 2018, 10, 350. Възстановени от mdpi.com.
11. Уикипедия (2020). Меден (I) хлорид. Възстановено от en.wikipedia.org.