KOPPAR (I) KLORID (CUCL): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR - KEMI - 2025

Den kopparklorid (I) är en oorganisk förening som består av koppar (Cu) och klor (Cl). Dess kemiska formel är CuCl. Koppar i denna förening har en valens av +1 och klor -1. Det är ett vitt kristallint fast ämne som, när det utsätts för luft under lång tid, får en grönaktig färg på grund av oxidation av koppar (I) till koppar (II).

Det uppför sig som Lewis-syra och kräver elektroner från andra föreningar som är Lewis-baser, med vilka det bildar komplex eller stabila addukter. En av dessa föreningar är kolmonoxid (CO), så förmågan att binda mellan de två används industriellt för att extrahera CO från gasströmmar.

Renad koppar (I) klorid (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Källa: Wikimedia Commons.

Den har optiska egenskaper som kan användas i ljusemitterande halvledare. Vidare har CuCl-nanokubor stor potential att användas i enheter för att lagra energi effektivt.

Det används inom pyrotekniken eftersom den i kontakt med en låga producerar ett blågrönt ljus.

Strukturera

CuCl består av koppjonjonen Cu ⁺ och kloridanjonen Cl ^- . Cu ⁺ -jonens elektronkonfiguration är:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

och det beror på att koppar förlorade elektron från 4-skalet. Kloridjonen har konfigurationen:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Det kan ses att båda jonerna har sina fullständiga elektroniska skal.

Denna förening kristalliseras med kubisk symmetri. Bilden nedan visar anordningen av atomer i en kristallin enhet. De rosa sfärerna motsvarar koppar och de gröna sfärerna till klor.

Struktur av CuCl. Författare: Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

• Koppar (I) klorid
• Cuprous klorid
• Kopparmonoklorid

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Vitt kristallint fast ämne som vid långvarig kontakt med luft oxiderar och blir grönt.

Molekylvikt

98,99 g / mol

Smältpunkt

430 ºC

Kokpunkt

Cirka 1400 ºC.

Densitet

4,137 g / cm ³

löslighet

Nästan olösligt i vatten: 0,0047 g / 100 g vatten vid 20 ° C. Olöslig i etanol (C ₂ H ₅ OH) och aceton (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Kemiska egenskaper

Det är instabilt i luften eftersom Cu ⁺ tenderar att oxidera till Cu ²⁺ . Med tiden bildas kopparoxid (CuO), kopparhydroxid (CuOH) eller en komplex oxiklorid och saltet blir grönt.

Koppar (I) klorid som har exponerats för miljön och delvis oxiderats. Kan innehålla CuO, CuOH och andra föreningar. Benjah-bmm27 / Public domain. Källa: Wikimedia Commons.

I vattenlösning är den också instabil eftersom en oxidations- och reduktionsreaktion sker samtidigt och bildar metallisk koppar och koppar (II) jon:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl som Lewis-syra

Denna förening fungerar kemiskt som Lewis-syra, vilket innebär att den är hungrig efter elektroner, och därmed bildar stabila addukter med föreningar som kan ge dem.

Det är mycket lösligt i saltsyra (HCl), där Cl ^- joner beter sig som elektrondonatorer och arter såsom CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- och Cu ₂ Cl ₄ ^{2- bildas} , bland andra.

Detta är en av de arter som bildas i lösningar av CuCl i HCl. Författare: Marilú Stea.

Vattenhaltiga CuCl-lösningar har förmågan att absorbera kolmonoxid (CO). Denna absorption kan uppstå när nämnda lösningar är både sura, neutrala eller med ammoniak (NH ₃ ).

I sådana lösningar uppskattas det att olika arter bildas såsom Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) och ^- , vilket beror på mediet.

Andra egenskaper

Den har elektrooptiska egenskaper, låg optisk förlust i ett brett intervall av ljusspektrumet från synlig till infraröd, låg brytningsindex och låg dielektrisk konstant.

Erhållande

Koppar (I) klorid kan erhållas genom att direkt reagera kopparmetall med klorgas vid en temperatur av 450-900 ° C. Denna reaktion tillämpas industriellt.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

En reducerande förening såsom askorbinsyra eller svaveldioxid kan också användas för att omvandla koppar (II) klorid till koppar (I) klorid. Till exempel, i fallet med SO ₂ , är det oxideras till svavelsyra.

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

tillämpningar

I CO-återvinningsprocesser

Förmågan hos CuCl-lösningar att absorbera och desorbera kolmonoxid används industriellt för att erhålla rent CO.

Till exempel, den process som kallas COSORB användningar stabiliserade kopparklorid i form av ett komplext salt med aluminium (CuAlCl ₄ ), som upplöses i ett aromatiskt lösningsmedel, såsom toluen.

Lösningen absorberar CO från en gasström för att separera den från andra gaser, såsom CO ₂ , N _2, och CH ₄ . Den monoxidrika lösningen upphettas sedan under reducerat tryck (det vill säga under atmosfärisk) och CO desorberas. Gasen som utvinns på detta sätt är av hög renhet.

Struktur av kolmonoxid där de elektroner som är tillgängliga för komplex med CuCl observeras. Författare: Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Denna process gör det möjligt att erhålla rent CO med utgångspunkt från reformerad naturgas, förgasat kol eller gaser härrörande från produktion av stål.

Vid katalys

CuCl används som katalysator för olika kemiska reaktioner.

Till exempel, reaktionen av elementet germanium (Ge) med väteklorid (HCl) och etylen (CH ₂ = CH ₂ kan utföras) med användning av denna förening. Det används också för syntes av organiska kiselföreningar och olika heterocykliska organiska svavel- och kvävderivat.

En polyfenyleneterpolymer kan syntetiseras med användning av ett 4-aminopyrin- och CuCl-katalysatorsystem. Denna polymer är mycket användbar för sina mekaniska egenskaper, låg fuktabsorption, utmärkt isolering från elektricitet och brandmotstånd.

Vid erhållande av organiska kopparföreningar

Alkenylkupratföreningar kan framställas genom omsättning av en terminal alkyne med en vattenhaltig lösning av CuCl och ammoniak.

Vid erhållande av polymerer bundna till metaller

Koppar (I) klorid kan koordinera med polymerer och bilda komplexa molekyler som fungerar som katalysatorer och som kombinerar enkelheten hos en heterogen katalysator med en homogen molekylitet.

I halvledare

Denna förening används för att erhålla ett material bildat av y-CuCl på kisel, som har fotoluminescensegenskaper med en hög potential att användas som en fotonavgivande halvledare.

Dessa material används ofta i ultravioletta lysemitterande dioder, laserdioder och ljusdetektorer.

I superkondensatorer

Denna produkt, erhållen i form av kubiska nanopartiklar eller nanokub, gör det möjligt att tillverka superkondensatorer, eftersom den har en enastående laddningshastighet, hög reversibilitet och en liten kapacitetsförlust.

Supercapacitors är energilagringsenheter som sticker ut för sin höga effekttäthet, säkra drift, snabba laddnings- och urladdningscykler, långsiktig stabilitet och är miljövänliga.

CuCl-nanokub kan användas i applikationer inom elektronik och energilagring. Författare: Tide He. Källa: Pixabay.

Andra appar

Eftersom CuCl avger blågrönt ljus när det utsätts för en låga, används det för att förbereda fyrverkerier där det ger den färgen under utförandet av pyroteknik.

Den gröna färgen på vissa fyrverkerier kan bero på CuCl. Författare: Hans Braxmeier. Källa: Pixabay.

referenser

1. Milek, JT och Neuberger, M. (1972). Cuprous klorid. I: Linjära elektrooptiska modulära material. Springer, Boston, MA. Återställdes från link.springer.com.
2. Lide, DR (redaktör) (2003). CRC-handbok för kemi och fysik. 85: ^e CRC-tryck.
3. Sneeden, RPA (1982). Absorptions- / desorptionsmetoder. I omfattande organometallisk kemi. Volym 8. Återställs från sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC et al. (2018). Nya framsteg i direkt syntese av organometalliska och koordinerande föreningar. I direkt syntes av metallkomplex. Återställs från sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Organosilicon Synthesis for Construction of Organosilicon Clusters. I effektiva metoder för framställning av kiselföreningar. Återställs från sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. och Noltes, JG (1982). Organocopper-föreningar. I omfattande organometallisk kemi. Volym 2. Återställs från sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. et al. (2009). Optiska egenskaper hos odopade och syredoperade CuCl-filmer på kiselsubstrat. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Återställdes från link.springer.com.
9. Yin, B. et al. (2014). Cuprous klorid nanocubes odlas på kopparfolie för Pseudocapacitor elektroder. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Återställdes från link.springer.com.
10. Kim, K. et al. (2018). Ett mycket effektivt Aromatisk aminligand / koppar (I) kloridkatalysatorsystem för syntes av poly (2,6-dimetyl-1,4-fenyleneter). Polymerer 2018, 10, 350. Återställs från mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Koppar (I) klorid. Återställs från en.wikipedia.org.