KUPARI (I) KLORIDI (CUCL): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ - KEMIA - 2025

Kupari kloridi (I) on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu kupari (Cu) ja klooria (Cl). Sen kemiallinen kaava on CuCl. Tämän yhdisteen kuparin valenssi on +1 ja kloorin -1. Se on valkoinen kiteinen kiinteä aine, joka pitkään altistuneena ilmalle saa vihertävän värin kuparin (I) hapettumisen vuoksi kupariksi (II).

Se käyttäytyy kuin Lewis-happo ja vaatii elektroneja muilta yhdisteiltä, ​​jotka ovat Lewisin emäksiä, joiden kanssa se muodostaa komplekseja tai stabiileja addukteja. Yksi näistä yhdisteistä on hiilimonoksidi (CO), joten kykyä sitoutua näiden kahden välillä käytetään teollisesti uuttamaan CO kaasuvirroista.

Puhdistettu kupari (I) kloridi (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Sillä on optisia ominaisuuksia, joita voidaan käyttää valoa säteilevissä puolijohteissa. Lisäksi CuCl-nanokubilla on suuri potentiaali käyttää laitteissa energian tehokkaan varastoinnin kannalta.

Sitä käytetään pyrotekniikan alalla, koska se liekin kanssa kosketuksessa tuottaa sinivihreää valoa.

Rakenne

CuCl koostuu kupari-ionista Cu ⁺ ja kloridi-anionista Cl ^-. Cu ⁺ -ionin elektronikonfiguraatio on:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

ja se johtuu siitä, että kupari menetti elektronin 4s-kuoresta. Kloridi-ionilla on konfiguraatio:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Voidaan nähdä, että molemmilla ioneilla on täydelliset elektroniset kuoret.

Tämä yhdiste kiteytyy kuutiosymmetrisesti. Seuraava kuva näyttää atomien järjestelyn kiteisessä yksikössä. Pinkki vaalea vastaa kuparia ja vihreä pallo klooria.

CuCl: n rakenne. Kirjoittaja: Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

nimistö

• Kupari (I) kloridi
• Kuparikloridi
• Kuparimonokloridi

ominaisuudet

Fyysinen tila

Valkoinen kiteinen kiinteä aine, joka pitkäaikaisessa kosketuksessa ilman kanssa hapettuu ja muuttuu vihreäksi.

Molekyylipaino

98,99 g / mol

Sulamispiste

430 ºC

Kiehumispiste

Noin 1400 ºC.

Tiheys

4,137 g / cm ³

Liukoisuus

Melkein liukenematon veteen: 0,0047 g / 100 g vettä 20 ° C: ssa. Liukenematon etanoliin (C ₂ H ₅ OH) ja asetonia (CH ₃ (C = O) CH ₃).

Kemiallisia ominaisuuksia

Se on epävakaa ilmassa, koska Cu ⁺ taipuu hapettuvan Cu ^{2+: ksi}. Ajan myötä muodostuu kuparioksidia (CuO), kuparihydroksidia (CuOH) tai monimutkaista oksikloridia ja suola muuttuu vihreäksi.

Kupari (I) kloridi, joka on altistunut ympäristölle ja osittain hapettunut. Voi sisältää CuO: ta, CuOH: ta ja muita yhdisteitä. Benjah-bmm27 / Julkinen verkkotunnus. Lähde: Wikimedia Commons.

Vesiliuoksessa se on myös epävakaa, koska hapetus- ja pelkistysreaktio tapahtuu samanaikaisesti, jolloin muodostuu metallista kuparia ja kupari (II) -ionia:

CuCI → Cu ⁰ + CuCI ₂

CuCl Lewis-hapana

Tämä yhdiste toimii kemiallisesti Lewis-happona, mikä tarkoittaa, että se on nälkä elektronien suhteen, muodostaen siten stabiileja addukteja yhdisteiden kanssa, jotka voivat tarjota niitä.

Se on erittäin liukoinen (HCl), jossa CI ^- ionien käyttäytyvät elektronin luovuttajina ja lajien, kuten CuCI ₂ ^-, CuCI ₃ ^2- ja Cu ₂ Cl- ₄ ^{-2- on muodostettu}, muun muassa.

Tämä on yksi niistä lajeista, jotka muodostuvat CuCl-liuoksissa HCl: ssä. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Vesipitoisilla CuCl-liuoksilla on kyky absorboida hiilimonoksidia (CO). Tämä absorptio voi tapahtua, kun mainitut ratkaisut ovat sekä happamia, neutraaleja tai ammoniakin (NH ₃).

Tällaisissa ratkaisuissa arvioidaan, että muodostuu erilaisia ​​lajeja, kuten Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) ja ^-, jotka riippuvat väliaineesta.

Muut ominaisuudet

Sillä on sähköoptisia ominaisuuksia, pieni optinen häviö laajassa valospektrin alueella näkyvästä infrapuna-alueelle, alhainen taitekerroin ja alhainen dielektrisyysvakio.

Saada

Kupari (I) kloridia voidaan saada saattamalla kuparimetalli reagoimaan suoraan kloorikaasun kanssa lämpötilassa 450-900 ° C. Tätä reaktiota käytetään teollisesti.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Pelkistävää yhdistettä, kuten askorbiinihappoa tai rikkidioksidia, voidaan myös käyttää muuntamaan kupari (II) kloridi kupari (I) kloridiksi. Esimerkiksi, kun kyseessä on SO ₂, se hapetetaan rikkihapoksi.

2 CuCI ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O → 2 CuCl + H ₂ SO ₄ + 2 HCI:

Sovellukset

CO-talteenottoprosesseissa

CuCl-liuosten kykyä absorboida ja desorboida hiilimonoksidia käytetään teollisesti puhtaan CO: n saamiseksi.

Esimerkiksi prosessissa, jota kutsutaan COSORB käyttötarkoituksiin stabiloitu kuparikloridi muodossa kompleksin suolan alumiini (CuAlCl ₄), joka liukenee aromaattisessa liuottimessa, kuten tolueenissa.

Liuos absorboi CO kaasuvirtaa erottaa sen muista kaasuista, kuten CO ₂, N _2, ja CH ₄. Monoksidirikas liuos kuumennetaan sitten alennetussa paineessa (ts. Ilmakehän alapuolella) ja CO desorboidaan. Tällä tavalla talteen otettu kaasu on erittäin puhdasta.

Hiilimonoksidin rakenne, jossa havaitaan elektronit, jotka ovat kompleksoitavissa CuCl: n kanssa. Kirjoittaja: Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

Tämän prosessin avulla saadaan puhdasta CO: ta lähtöisin uudistetusta maakaasusta, kaasutetusta hiilestä tai teräksen tuotannossa johdetuista kaasuista.

Katalyysi

CuCl: tä käytetään katalysaattorina erilaisissa kemiallisissa reaktioissa.

Esimerkiksi, reaktio elementin germanium (Ge) vetykloridilla (HCI) ja etyleeni (CH ₂ = CH ₂) voidaan suorittaa käyttäen tätä yhdistettä. Sitä käytetään myös orgaanisten piiyhdisteiden ja erilaisten heterosyklisten orgaanisten rikki- ja typpijohdannaisten synteesiin.

Polyfenyleenieetteripolymeeri voidaan syntetisoida käyttämällä 4-aminopyriini- ja CuCl-katalyyttijärjestelmää. Tämä polymeeri on erittäin hyödyllinen sen mekaanisten ominaisuuksien, alhaisen kosteuden imeytymisen, erinomaisen sähköneristyksen ja palonkestävyyden vuoksi.

Orgaanisten kupariyhdisteiden saamisessa

Alkenyylikupraattiyhdisteet voidaan valmistaa saattamalla terminaalinen alkyeni reagoimaan CuCl: n ja ammoniakin vesiliuoksen kanssa.

Saadaan metalleihin sitoutuneita polymeerejä

Kupari (I) kloridi voi koordinoida polymeerien kanssa muodostaen monimutkaisia ​​molekyylejä, jotka toimivat katalyytteinä ja jotka yhdistävät heterogeenisen katalyytin yksinkertaisuuden homogeenisen katalyytin säännöllisyyteen.

Puolijohteissa

Tätä yhdistettä käytetään tuottamaan materiaalia, jonka muodostaa pi-y-CuCl, jolla on fotoluminesenssiominaisuuksia ja jolla on korkea potentiaali käyttää fotoneja emittoivana puolijohteena.

Näitä materiaaleja käytetään laajasti ultraviolettivaloa säteilevissä diodeissa, laserdiodeissa ja valonilmaisimissa.

Superkondensaattoreissa

Tämä tuote, joka on saatu kuutiometriä olevien nanohiukkasten tai nanoputkien muodossa, mahdollistaa superkondensaattorien valmistuksen, koska sillä on erinomainen latausnopeus, korkea palautuvuus ja pieni kapasitanssin menetys.

Superkondensaattorit ovat energian varastointilaitteita, jotka erottuvat suuresta tehotiheydestään, turvallisesta käytöstä, nopeista lataus- ja purkausjaksoista, pitkäaikaisesta vakaudesta ja ovat ympäristöystävällisiä.

CuCl-nanokuppeja voitaisiin käyttää elektroniikan ja energian varastointisovelluksissa. Kirjoittaja: Tide He. Lähde: Pixabay.

Muut sovellukset

Koska CuCl säteilee sinilevää, kun sitä altistetaan liekille, sitä käytetään ilotulitteiden valmistukseen, jos se antaa tuon värin pyrotekniikan suorittamisen aikana.

Joidenkin ilotulitusvälineiden vihreä väri voi johtua CuCl: sta. Kirjoittaja: Hans Braxmeier. Lähde: Pixabay.

Viitteet

1. Milek, JT ja Neuberger, M. (1972). Kuparikloridi. Julkaisussa: Lineaariset sähköoptiset modulaarimateriaalit. Springer, Boston, MA. Palautettu osoitteesta link.springer.com.
2. Lide, DR (toimittaja) (2003). CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja. 85 ^th CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Imeytymis- / desorptiomenetelmät. Kokonaisvaltaisessa organometallikemiassa. Volume 8. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC et ai. (2018). Viimeaikaiset edut metalliorgaanisten ja koordinaatioyhdisteiden suorassa synteesissä. Metallikompleksien suorassa synteesissä. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Orgaanisen piin synteesi orgaanisen piiklusterin rakentamiseksi. Tehokkaissa menetelmissä piiyhdisteiden valmistamiseksi. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. ja Noltes, JG (1982). Orgaaniset happoyhdisteet. Kokonaisvaltaisessa organometallikemiassa. Volume 2. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. et ai. (2009). Seostamattomien ja happea seostettujen CuCl-kalvojen optiset ominaisuudet piisubstraateilla. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Palautettu osoitteesta link.springer.com.
9. Yin, B. et ai. (2014). Kuparikloridi-nanokubit, jotka on kasvatettu kuparifolioon pseudokondensaattorielektrodien kanssa. Nano-Micro Lett. 6, 340 - 346 (2014). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
10. Kim, K. et ai. (2018). Erittäin tehokas aromaattinen amiiniligandi / kupari (I) kloridikatalyyttijärjestelmä poly (2,6-dimetyyli-1,4-fenyleenieetterin) synteesille. Polymers 2018, 10, 350. Palautettu osoitteesta mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Kupari (I) kloridi. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.