MEĎ (I) CHLORID (CUCL): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Chlorid medi (I) je anorganická zlúčenina skladajúca sa z medi (Cu) a chlóru (Cl). Jeho chemický vzorec je CuCl. Meď v tejto zlúčenine má valenciu +1 a chlór -1. Je to biela kryštalická tuhá látka, ktorá po dlhodobom vystavení vzduchu získava nazelenalú farbu v dôsledku oxidácie medi (I) na meď (II).

Chová sa ako Lewisova kyselina a vyžaduje elektróny od iných zlúčenín, ktoré sú Lewisovými bázami, s ktorými tvorí komplexy alebo stabilné adukty. Jednou z týchto zlúčenín je oxid uhoľnatý (CO), takže schopnosť viazať sa medzi nimi sa priemyselne používa na získavanie CO z plynných prúdov.

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

Má optické vlastnosti, ktoré sa dajú použiť v polovodičoch emitujúcich svetlo. Okrem toho majú CuCl nanorúrky veľký potenciál na použitie v zariadeniach na efektívne ukladanie energie.

Používa sa v odbore pyrotechniky, pretože pri kontakte s plameňom vytvára modrozelené svetlo.

štruktúra

CuCl je tvorený meďným iónom Cu ⁺ a chloridovým aniónom Cl ^- . Elektrónová konfigurácia Cu ⁺ iónu je:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

a to preto, že meď stratila elektrón zo 4s obalu. Chloridový ión má konfiguráciu:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Je zrejmé, že obidva ióny majú svoje úplné elektronické náboje.

Táto zlúčenina kryštalizuje s kubickou symetriou. Obrázok nižšie ukazuje usporiadanie atómov v kryštalickej jednotke. Ružové gule zodpovedajú medi a zelené gule chlóru.

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

názvoslovie

• Chlorid meďný
• Chlorid meďný
• Monochlorid meďný

vlastnosti

Fyzický stav

Biela kryštalická tuhá látka, ktorá pri dlhodobom kontakte so vzduchom oxiduje a zmení farbu na zelenú.

Molekulová hmotnosť

98,99 g / mol

Bod topenia

430 ° C

Bod varu

Približne 1400 ° C.

Hustota

4,137 g / cm ³

rozpustnosť

Takmer nerozpustný vo vode: 0,0047 g / 100 g vody pri 20 ° C. Nerozpustný v etanole (C ₂ H ₅ OH) a acetón (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Chemické vlastnosti

Vo vzduchu je nestabilný, pretože Cu ⁺ má tendenciu oxidovať na Cu ²⁺ . Postupom času sa tvorí oxid meďnatý (CuO), hydroxid meďný (CuOH) alebo komplexný oxychlorid a soľ sa zmení na zelenú.

Chlorid meďný, ktorý bol vystavený prostrediu a čiastočne oxidovaný. Môže obsahovať CuO, CuOH a ďalšie zlúčeniny. Benjah-bmm27 / verejné vlastníctvo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Vo vodnom roztoku je tiež nestabilný, pretože oxidačná a redukčná reakcia sa vyskytuje súčasne, pričom sa vytvára kovový meď a ión medi (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl ako Lewisova kyselina

Táto zlúčenina pôsobí chemicky ako Lewisova kyselina, čo znamená, že je hladná po elektrónoch, čím vytvára stabilné adukty so zlúčeninami, ktoré ich môžu poskytnúť.

To je veľmi rozpustný v kyseline chlorovodíkovej (HCl), kde Cl ^- ióny správajú ako elektrónové donory a druhov, ako je napríklad CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- a Cu ₂ Cl ₄ ^{2- sú vytvorené} , okrem iného.

Toto je jeden z druhov, ktoré sa tvoria v roztokoch CuCl v HCl. Autor: Marilú Stea.

Vodné roztoky CuCl majú schopnosť absorbovať oxid uhoľnatý (CO). Táto absorpcia môže nastať, keď uvedené riešenia sú ako kyslé, neutrálne alebo s amoniakom (NH ₃ ).

V takýchto riešeniach sa odhaduje, že sa tvoria rôzne druhy, ako napríklad Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCI (CO) a ^- , čo závisí od média.

Ďalšie vlastnosti

Má elektrooptické vlastnosti, nízku optickú stratu v širokom rozsahu svetelného spektra od viditeľného po infračervené žiarenie, nízky index lomu a nízku dielektrickú konštantu.

získanie

Chlorid meďný sa môže získať priamou reakciou medi medi s plynným chlórom pri teplote 450 až 900 ° C. Táto reakcia sa aplikuje priemyselne.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Redukčná zlúčenina, ako je kyselina askorbová alebo oxid siričitý, sa môže tiež použiť na premenu chloridu meďnatého na chlorid meďnatý. Napríklad, v prípade SO ₂ , sa oxiduje na kyselinu sírovú.

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

aplikácia

V procesoch regenerácie CO

Schopnosť roztokov CuCl absorbovať a desorbovať oxid uhoľnatý sa v priemysle používa na získanie čistého CO.

Napríklad proces nazvaný COSORB použitie stabilizovaného chlorid meďnatý vo forme komplexnej soli s hliníkom (CuAlCl ₄ ), ktorý sa rozpúšťa v aromatickom rozpúšťadle, ako je toluén.

Riešenie absorbuje CO z prúdu plynu pre oddelenie od iných plynov, ako je CO ₂ , N _2, a CH ₄ . Roztok bohatý na oxid uhoľnatý sa potom zahrieva za zníženého tlaku (to znamená pod atmosférický tlak) a oxid uhličitý sa desorbuje. Takto získaný plyn má vysokú čistotu.

Štruktúra oxidu uhoľnatého, kde sú pozorované elektróny, ktoré sú k dispozícii pre komplex s CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento proces umožňuje získať čistý CO z východiskového reformovaného zemného plynu, splynovaného uhlia alebo plynov pochádzajúcich z výroby ocele.

Pri katalýze

CuCl sa používa ako katalyzátor pre rôzne chemické reakcie.

Napríklad, reakcia prvku germánia (Ge), sa chlorovodík (HCl) a etylén (CH ₂ = CH ₂ ), môže byť vykonaná za použitia tejto zlúčeniny. Používa sa tiež na syntézu organických zlúčenín kremíka a rôznych heterocyklických organických derivátov síry a dusíka.

Polyfenylénéterový polymér sa môže syntetizovať použitím katalytického systému 4-aminopyrínu a CuCl. Tento polymér je veľmi užitočný pre svoje mechanické vlastnosti, nízku absorpciu vlhkosti, vynikajúcu izoláciu od elektriny a odolnosť proti ohňu.

Pri získavaní organických zlúčenín medi

Alkenylcuprátové zlúčeniny sa môžu pripraviť reakciou terminálneho alkínu s vodným roztokom CuCl a amoniaku.

Pri získavaní polymérov viazaných na kovy

Chlorid meďný sa môže koordinovať s polymérmi a vytvárať komplexné molekuly, ktoré slúžia ako katalyzátory a ktoré kombinujú jednoduchosť heterogénneho katalyzátora s pravidelnosťou homogénneho katalyzátora.

V polovodičoch

Táto zlúčenina sa používa na získanie materiálu tvoreného y-CuCl na kremíku, ktorý má fotoluminiscenčné vlastnosti s vysokým potenciálom na použitie ako polovodič emitujúci fotóny.

Tieto materiály sa široko používajú v diódach emitujúcich ultrafialové svetlo, laserových diódach a detektoroch svetla.

V superkondenzátoroch

Tento produkt získaný vo forme kubických nanočastíc alebo nanočastíc umožňuje výrobu superkondenzátorov, pretože má vynikajúcu rýchlosť nabíjania, vysokú reverzibilitu a malú stratu kapacity.

Superkondenzátory sú zariadenia na uchovávanie energie, ktoré sa vyznačujú vysokou hustotou energie, bezpečnosťou pri prevádzke, rýchlym nabíjaním a vybíjaním, dlhodobou stabilitou a sú šetrné k životnému prostrediu.

Nanokrúžky CuCl by sa mohli používať v aplikáciách na ukladanie elektroniky a energie. Autor: Tide He. Zdroj: Pixabay.

Ďalšie aplikácie

Pretože CuCl emituje modro-zelené svetlo, keď je vystavený plameňu, používa sa na prípravu ohňostrojov, kde poskytuje túto farbu počas vykonávania pyrotechniky.

Zelená farba niektorých ohňostrojov môže byť spôsobená CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Zdroj: Pixabay.

Referencie

1. Milek, JT a Neuberger, M. (1972). Chlorid meďný. In: Lineárne elektrooptické modulárne materiály. Springer, Boston, MA. Obnovené z odkazu.springer.com.
2. Lide, DR (editor) (2003). CRC Príručka chémie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metódy absorpcie / desorpcie. V Komplexnej organokovovej chémii. Zväzok 8. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
4. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
5. Chandrashekhar, VC a kol. (2018). Posledný pokrok v priamej syntéze organokovových a koordinačných zlúčenín. V priamej syntéze kovových komplexov. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Organokremičitá syntéza pre konštrukciu organokremičitých klastrov. V účinných metódach na prípravu kremíkových zlúčenín. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
7. Van Koten, G. a Noltes, J. G. (1982). Organooptické zlúčeniny. V Komplexnej organokovovej chémii. Zväzok 2. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
8. Danieluk, D. a kol. (2009). Optické vlastnosti neupravených a kyslíkom dopovaných filmov CuCl na kremíkových substrátoch. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Obnovené z odkazu.springer.com.
9. Yin, B. a kol. (2014). Nanočrubice chloridu medného pestované na medenej fólii pre pseudokapacitné elektródy. Nano-Micro Lett. 6, 340 - 346 (2014). Obnovené z odkazu.springer.com.
10. Kim, K. a kol. (2018). Vysoko účinný aromatický amínový ligand / chlorid medi (I) pre syntézu poly (2,6-dimetyl-1,4-fenylénéteru). Polymers 2018, 10, 350. Získané z mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Chlorid meďný. Obnovené z en.wikipedia.org.