BAKAR (I) KLORID (CUCL): STRUKTURA, SVOJSTVA, NAMJENE - KEMIJA - 2025

Bakar klorid (I) je anorganski spoj koji se sastoji od bakra (Cu) i klora (Cl). Njegova kemijska formula je CuCl. Bakar u ovom spoju ima valitet +1, a klor -1. To je bijela kristalna krutina koja, dulje vrijeme izložena zraku, poprima zelenkastu boju zbog oksidacije bakra (I) u bakar (II).

Ponaša se poput Lewisove kiseline, zahtijevajući elektrone od drugih spojeva koji su Lewisove baze, s kojima tvori komplekse ili stabilne adukte. Jedan od tih spojeva je ugljični monoksid (CO), pa se sposobnost povezivanja dvaju industrijski koristi za izvlačenje CO iz struje plina.

Pročišćeni bakreni (I) klorid (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Ima optička svojstva koja se mogu koristiti u poluvodičima koji emitiraju svjetlost. Nadalje, CuCl nanocubice mogu se koristiti u uređajima za učinkovito pohranjivanje energije.

Koristi se u umjetnosti pirotehnike jer u kontaktu s plamenom stvara plavo-zelenu svjetlost.

Struktura

CuCl se sastoji od ionskog iona Cu ⁺ i kloridnog aniona Cl ^-. Konfiguracija elektrona Cu ⁺ iona je:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

i to zbog toga što je bakar izgubio elektron iz ljuske 4s. Kloridni ion ima konfiguraciju:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Može se vidjeti kako oba iona imaju svoje kompletne elektroničke školjke.

Ovaj spoj kristalizira s kubičnom simetrijom. Slika ispod prikazuje raspored atoma u kristalnoj jedinici. Ružičaste sfere odgovaraju bakru, a zelene kloru.

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

Nomenklatura

• Bakrov (I) klorid
• Kuprit
• Bakreni monoklorid

Svojstva

Psihičko stanje

Bijela kristalna kruta tvar koja kod dužeg kontakta sa zrakom oksidira i postaje zelena.

Molekularna težina

98,99 g / mol

Talište

430 ºC

Vrelište

Otprilike 1400 ºC.

Gustoća

4.137 g / cm ³

Topljivost

Gotovo netopljiva u vodi: 0,0047 g / 100 g vode pri 20 ° C. Netopljiv u etanolu (C ₂ H ₅ OH) i acetona (CH ₃ (C = O) CH ₃).

Kemijska svojstva

Na zraku je nestabilan jer Cu ⁺ ima tendenciju oksidacije do Cu ²⁺. S vremenom se formira kurikov oksid (CuO), bakrov hidroksid (CuOH) ili složen oksiklorid i sol postaje zelena.

Bakrov (I) klorid koji je bio izložen okolišu i djelomično oksidirao. Može sadržavati CuO, CuOH i ostale spojeve. Benjah-bmm27 / Javna domena. Izvor: Wikimedia Commons.

U vodenoj otopini također je nestabilno jer se istovremeno odvija oksidacijska i redukcijska reakcija, tvoreći metalni ion bakra i bakra (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl kao Lewisova kiselina

Ovaj spoj djeluje kemijski kao Lewisova kiselina, što znači da je gladan elektrona, stvarajući tako stabilne adukte sa spojevima koji ih mogu osigurati.

Vrlo je topiva u klorovodičnoj kiselini (HCl), gdje se Cl ^- ioni ponašaju kao davatelji elektrona, a između ostalog ^{formiraju se} i vrste CuCl ₂ ^-, CuCl ₃ ^2- i Cu ₂ Cl ₄ ^2-.

Ovo je jedna od vrsta koje se formiraju u otopinama CuCl u HCl. Autor: Marilú Stea.

Vodene otopine CuCl imaju sposobnost apsorpcije ugljičnog monoksida (CO). Ovo se može dogoditi kada je apsorpcija spomenutih rješenja i kisele, neutralne ili s amonijakom (NH ₃).

U takvim se otopinama procjenjuje da se formiraju razne vrste poput Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) i ^-, što ovisi o mediju.

Ostala svojstva

Ima elektro-optičke karakteristike, mali optički gubitak u širokom rasponu svjetlosnog spektra od vidljivog do infracrvenog, niski indeks loma i nisku dielektričnu konstantu.

dobivanje

Bakrov (I) klorid može se dobiti izravnom reakcijom metala bakra s plinom klora na temperaturi 450-900 ° C. Ova se reakcija primjenjuje industrijski.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Redukcijski spoj kao što je askorbinska kiselina ili sumpor dioksid također se može upotrijebiti za pretvaranje bakrenog (II) klorida u bakarni (I) klorid. Na primjer, u slučaju SO ₂, oksidira u sumpornu kiselinu.

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

Prijave

U procesima oporavka CO

Sposobnost CuCl otopina da apsorbiraju i desorbiraju ugljični monoksid koristi se industrijski za dobivanje čistog CO.

Na primjer, postupak naziva COSORB upotreba stabilizirane bakreni klorid u obliku složenog soli s aluminijem (CuAlCl ₄), koji se otapa u aromatskom otapalu kao što je toluen.

Otopina upija CO sa strujom plinovitog ga odvaja od ostalih plinova kao što je CO ₂, N _2, i CH ₄. Otopina bogata monoksidom zatim se zagrijava pod sniženim tlakom (to jest, ispod atmosferskog) i CO se desorbira. Prikupljeni plin na taj način je visoke čistoće.

Struktura ugljičnog monoksida gdje se promatraju elektroni dostupni kompleksi s CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Izvor: Wikimedia Commons.

Ovaj postupak omogućava dobivanje čistog CO polazeći od reformiranog prirodnog plina, plinovanog ugljena ili plinova dobivenih iz proizvodnje čelika.

U katalizi

CuCl se koristi kao katalizator za razne kemijske reakcije.

Na primjer, reakcija elementa germanij (Ge), sa solnom kiselinom (HCl) i etilen (CH ₂ = CH ₂) može se provesti pomoću ovog spoja. Također se koristi za sintezu organskih spojeva silicija i raznih heterocikličkih derivata organskog sumpora i dušika.

Polimer polifenilenskog etera može se sintetizirati korištenjem 4-aminopirin i CuCl katalizatora. Ovaj polimer je vrlo koristan zbog svojih mehaničkih svojstava, male apsorpcije vlage, izvrsne izolacije od električne energije i otpornosti na vatru.

U dobivanju organskih spojeva bakra

Alkenilkupratni spojevi mogu se pripremiti reakcijom terminalnog alkina s vodenom otopinom CuCl i amonijaka.

U dobivanju polimera vezanih za metale

Bakrov (I) klorid može se koordinirati s polimerima, tvoreći složene molekule koje služe kao katalizatori i kombiniraju jednostavnost heterogenog katalizatora s pravilnošću homogenog.

U poluvodičima

Ovaj spoj koristi se za dobivanje materijala stvorenog od γ-CuCl na siliciju, koji ima svojstva fotoluminiscencije s velikim potencijalom i koji se može upotrijebiti kao poluprovodnik koji emitira fotone.

Ovi se materijali široko koriste u diodama za emitiranje ultraljubičastog svjetla, laserskim diodama i detektorima svjetlosti.

U superkondenzatorima

Ovaj proizvod, dobiven u obliku kubičnih nanočestica ili nanocubica, omogućuje proizvodnju superkondenzatora, jer ima izvanrednu brzinu punjenja, veliku reverzibilnost i mali gubitak kapacitivnosti.

Superkondenzatori su uređaji za skladištenje energije koji se ističu po visokoj gustoći snage, sigurnosti u radu, brzim ciklusima punjenja i pražnjenja, dugotrajnoj stabilnosti i ekološki su prihvatljivi.

CuCl nanocubice mogu se koristiti u primjeni elektronike i energije. Autor: Tide He. Izvor: Pixabay.

Ostale aplikacije

Budući da CuCl emitira plavo-zelenu svjetlost kada je izložen plamenu, koristi se za pripremu vatrometa u kojem daje tu boju tijekom izvođenja pirotehničkih sredstava.

Zelena boja nekih vatrometa može biti posljedica CuCl-a. Autor: Hans Braxmeier. Izvor: Pixabay.

Reference

1. Milek, JT i Neuberger, M. (1972). Kuprit. U: Linearni elektrooptički modularni materijali. Springer, Boston, MA. Oporavak s linka.springer.com.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priručnik za kemiju i fiziku. 85 ^-og CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metode apsorpcije / desorpcije. U sveobuhvatnoj organsko-metalnoj kemiji. Svezak 8. Preuzeto od sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
5. Chandrashekhar, VC i sur. (2018.). Najnoviji napredak izravne sinteze organsko-metalnih i koordinacijskih spojeva. U izravnoj sintezi metalnih kompleksa. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Organosilicijska sinteza za izgradnju organosilijumskih klastera. U učinkovitim metodama za pripravu silicijskih spojeva. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. i Noltes, JG (1982). Organokopirni spojevi. U sveobuhvatnoj organsko-metalnoj kemiji. Svezak 2. Oporavak od sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. i sur. (2009). Optička svojstva neoprijeđenih CuCl filmova dopiranih kisikom na silikonskim podlogama. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Oporavak s linka.springer.com.
9. Yin, B. i sur. (2014). Kukuruzni kloridni nanokubice uzgojene na bakrenoj foliji za pseudokapacitorske elektrode. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Oporavak s linka.springer.com.
10. Kim, K. i sur. (2018.). Visoko efikasan aromatični amin ligand / bakar (I) kloridni katalizator za sintezu poli (2,6-dimetil-l, 4-fenilen eter). Polimeri 2018, 10, 350. Preuzeto s mdpi.com.
11. Wikipedija (2020). Bakrov (I) klorid. Oporavilo s en.wikipedia.org.