CUPRU (I) CLORURĂ (CUCL): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Clorura de cupru (I) este un compus anorganic constând din cupru (Cu) și clor (Cl). Formula sa chimică este CuCl. Cupru din acest compus are o valență de +1 și clorul -1. Este un solid alb cristalin care, atunci când este expus la aer pentru o lungă perioadă de timp, capătă o culoare verzuie datorită oxidării cuprului (I) la cupru (II).

Se comportă ca acidul Lewis, necesitând electroni de la alți compuși care sunt baze Lewis, cu care formează complexe sau aducțiuni stabile. Unul dintre acești compuși este monoxidul de carbon (CO), astfel încât capacitatea de a se lega între cei doi este utilizată industrial pentru a extrage CO din fluxurile de gaze.

Clorură de cupru (I) purificată (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Sursa: Wikimedia Commons.

Are proprietăți optice care pot fi utilizate în semiconductorii cu emisie de lumină. Mai mult, nanocubele CuCl au un potențial mare de a fi utilizate în dispozitivele de stocare a energiei eficient.

Este utilizat în arta pirotehnicii, deoarece în contact cu o flacără produce o lumină albastru-verde.

Structura

CuCl este alcătuit din ionul cupros Cu ⁺ și anionul de clorură Cl ^- . Configurația electronilor ionului Cu ⁺ este:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

și se datorează faptului că cuprul a pierdut electronul din coaja 4s. Ionul de clorură are configurația:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Se poate observa că ambii ioni au cojile electronice complete.

Acest compus se cristalizează cu simetrie cubică. Imaginea de mai jos arată dispunerea atomilor într-o unitate cristalină. Sferele roz corespund cuprului, iar sferele verzi la clor.

Structura CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

• Clorură de cupru (I)
• Clorură cupră
• Monoclorura de cupru

Proprietăți

Stare fizică

Solid alb cristalin care în contact prelungit cu aerul se oxidează și devine verde.

Greutate moleculară

98,99 g / mol

Punct de topire

430 ºC

Punct de fierbere

Aproximativ 1400 ºC.

Densitate

4,137 g / cm ³

Solubilitate

Aproape insolubil în apă: 0,0047 g / 100 g apă la 20 ° C. Insolubil în etanol (C ₂ H ₅ OH) și acetonă (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Proprietăți chimice

Este instabilă în aer, deoarece Cu ⁺ tinde să se oxideze până la Cu ²⁺ . De-a lungul timpului, se formează oxid cupric (CuO), hidroxid cuprous (CuOH) sau un oxiclorură complex, iar sarea devine verde.

Clorură de cupru (I) care a fost expusă mediului și parțial oxidată. Poate conține CuO, CuOH și alți compuși. Benjah-bmm27 / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

În soluție apoasă este, de asemenea, instabilă, deoarece o reacție de oxidare și reducere are loc simultan, formând ion de cupru metalic și cupru (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl ca acid Lewis

Acest compus acționează chimic ca acid Lewis, ceea ce înseamnă că îi este foame de electroni, formând astfel aditivi stabili cu compuși care le pot furniza.

Este foarte solubil în acid clorhidric (HCl), unde Cl ^- ionii se comporta ca donori de electroni și specii , cum ar fi CuCI ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- și Cu ₂ Cl ₄ ^{2 sunt formate} , printre altele.

Aceasta este una dintre speciile care se formează în soluții de CuCl în HCl. Autor: Marilú Stea.

Soluțiile apoase de CuCl au capacitatea de a absorbi monoxidul de carbon (CO). Această absorbție poate apărea atunci când soluțiile menționate sunt atât acide, neutre sau cu amoniac (NH ₃ ).

În astfel de soluții, se estimează că se formează diverse specii, cum ar fi Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) și ^- , care depinde de mediu.

Alte proprietăți

Are caracteristici electro-optice, pierderi optice mici într-o gamă largă de spectru luminos, de la vizibil la infraroșu, indice de refracție scăzut și constantă dielectrică scăzută.

Obținerea

Clorura de cupru (I) poate fi obținută reacționând direct metalul de cupru cu gazul de clor la o temperatură de 450-900 ° C. Această reacție se aplică industrial.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Un compus reducător cum ar fi acidul ascorbic sau dioxidul de sulf poate fi de asemenea utilizat pentru a converti clorura de cupru (II) în clorură de cupru (I). De exemplu, în cazul SO ₂ , este oxidat la acid sulfuric.

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

Aplicații

În procesele de recuperare a CO

Capacitatea soluțiilor CuCl de a absorbi și desorba monoxidul de carbon este utilizată industrial pentru a obține CO pur.

De exemplu, procedeul numit COSORB folosește clorură de cupru stabilizată sub formă de sare complexă cu aluminiu (CuAlCl ₄ ), care se dizolvă într-un solvent aromatic cum este toluenul.

Soluția absoarbe CO dintr - un curent gazos să se separe de alte gaze , cum ar fi CO ₂ , N _2, și CH ₄ . Soluția bogată în monoxid este apoi încălzită sub presiune redusă (adică sub atmosferică) și CO este desorbit. Gazul recuperat în acest fel are o puritate ridicată.

Structura monoxidului de carbon unde sunt observați electronii disponibili la complex cu CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Acest proces permite obținerea de CO pur pornind de la gaze naturale reformate, cărbune gazificat sau gaze derivate din producția de oțel.

În cataliză

CuCl este utilizat ca catalizator pentru diferite reacții chimice.

De exemplu, reacția germaniu elementului (Ge) cu acid clorhidric (HCI) și etilena (CH ₂ = CH ₂ ) poate fi realizată cu ajutorul acestui compus. De asemenea, este utilizat pentru sinteza compușilor organici de siliciu și a diferiților derivați de sulf și azot organici heterociclici.

Un polimer eter polifenilen poate fi sintetizat folosind un sistem de catalizator cu 4-aminopirină și CuCl. Acest polimer este foarte util pentru proprietățile sale mecanice, absorbția scăzută a umidității, izolarea excelentă de la electricitate și rezistența la foc.

În obținerea compușilor organici de cupru

Compușii alchenilcuprați pot fi preparați prin reacția unei alchine terminale cu o soluție apoasă de CuCl și amoniac.

La obținerea polimerilor legați de metale

Clorura de cupru (I) se poate coordona cu polimeri, formând molecule complexe care servesc ca catalizatori și care combină simplitatea unui catalizator eterogen cu regularitatea unuia omogenă.

În semiconductori

Acest compus este utilizat pentru a obține un material format din y-CuCl pe siliciu, care are proprietăți de fotoluminescență cu un potențial ridicat de utilizat ca semiconductor emitent de fotoni.

Aceste materiale sunt utilizate pe scară largă în diode cu emisie de ultraviolete, diode laser și detectoare de lumină.

În supercapacitoare

Acest produs, obținut sub formă de nanoparticule cubice sau nanocuburi, face posibilă fabricarea de supercapacitoare, deoarece are o viteză de încărcare excepțională, o reversibilitate ridicată și o pierdere mică de capacitate.

Supercapacitoarele sunt dispozitive de stocare a energiei care se remarcă pentru densitatea mare de putere, funcționarea sigură, ciclurile de încărcare și descărcare rapidă, stabilitatea pe termen lung și sunt ecologice.

Nanocubele CuCl pot fi utilizate în aplicații de stocare a energiei electronice și de energie. Autor: Tide He. Sursa: Pixabay.

Alte aplicatii

Deoarece CuCl emite lumină albastru-verde atunci când este expus la o flacără, este folosit pentru a pregăti artificii unde asigură acea culoare în timpul executării pirotehnicii.

Culoarea verde a unor artificii se poate datora CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Sursa: Pixabay.

Referințe

1. Milek, JT și Neuberger, M. (1972). Clorură de Cuprous. În: Materiale Modulare Electrooptice Liniare. Springer, Boston, MA. Recuperat de pe link.springer.com.
2. Lide, DR (editor) (2003). Manual CRC de Chimie și Fizică. 85 - ^lea CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metode de absorbție / desorbție. În Chimie Organometalică Comprehensive. Volumul 8. recuperat de la sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC și colab. (2018). Avansuri recente în sinteza directă a compușilor organometalici și de coordonare. În sinteza directă a complexelor metalice. Recuperat de la sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Sinteză Organosilicon pentru construcția de clustere Organosilicon. În metode eficiente pentru prepararea compușilor de siliciu. Recuperat de la sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. și Noltes, JG (1982). Compuși organocopperi. În Chimie Organometalică Comprehensive. Volumul 2. Recuperat de la sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. și colab. (2009). Proprietățile optice ale filmelor CuCl nedopate și dopate cu oxigen pe substraturi de siliciu. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Recuperat de pe link.springer.com.
9. Yin, B. și colab. (2014). Nanocubi de clorură cupră, crescuți pe folie de cupru pentru electrozi cu pseudocapacitor. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Recuperat de pe link.springer.com.
10. Kim, K. și colab. (2018). Un sistem catalizator de clorură de amine ligand / cupru (I) de înaltă eficiență pentru sinteza eterului poli (2,6-dimetil-1,4-fenilen). Polimeri 2018, 10, 350. Recuperat de la mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Clorură de cupru (I). Recuperat de pe en.wikipedia.org.