BAKROV (I) KLORID (CUCL): ZGRADBA, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2026

Bakrov klorid (I) anorganska spojina, sestavljena iz bakra (Cu) in klor (Cl). Njegova kemijska formula je CuCl. Baker v tej spojini ima valenco +1, klor -1. Je bela kristalna trdna snov, ki ob daljši izpostavljenosti zraku pridobi zelenkasto barvo zaradi oksidacije bakra (I) v baker (II).

Ponaša se kot Lewisova kislina, od drugih spojin, ki so Lewisove baze, zahteva elektrone, s katerimi tvori komplekse ali stabilne addukte. Ena od teh spojin je ogljikov monoksid (CO), zato sposobnost vezanja med obema uporabljamo industrijsko za črpanje CO iz plinskih tokov.

Prečiščen bakrov (I) klorid (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

Ima optične lastnosti, ki jih je mogoče uporabiti v polprevodnikih, ki oddajajo svetlobo. Poleg tega imajo CuCl nanokubice velik potencial za uporabo v napravah za učinkovito shranjevanje energije.

Uporablja se v umetnosti pirotehnike, saj v stiku s plamenom ustvari modro-zeleno svetlobo.

Struktura

CuCl je sestavljen iz bakrovega iona Cu ⁺ in kloridnega aniona Cl ^- . Konfiguracija elektrona Cu ⁺ iona je:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

in to zato, ker je baker izgubil elektron iz lupine 4s. Kloridni ion ima konfiguracijo:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Vidimo, da imata oba iona svoje popolne elektronske lupine.

Ta spojina se kristalizira s kubično simetrijo. Spodnja slika prikazuje razporeditev atomov v kristalni enoti. Roza kroglice ustrezajo bakru, zelene pa kloru.

Struktura CuCl. Avtor: Benjah-bmm27. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Bakrov (I) klorid
• Bakrov klorid
• Bakrov monoklorid

Lastnosti

Fizično stanje

Bela kristalna trdna snov, ki ob dolgotrajnem stiku z zrakom oksidira in postane zelena.

Molekularna teža

98,99 g / mol

Tališče

430 ºC

Vrelišče

Približno 1400 ºC.

Gostota

4,137 g / cm ³

Topnost

Skoraj netopno v vodi: 0,0047 g / 100 g vode pri 20 ° C. Netopen v etanolu (Ci ₂ H ₅ OH) in acetona (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Kemijske lastnosti

Na zraku je nestabilen, ker Cu ⁺ oksidira do Cu ²⁺ . Sčasoma nastanejo kitronov oksid (CuO), bakrov hidroksid (CuOH) ali kompleksen oksiklorid in sol postane zelena.

Bakrov (I) klorid, ki je bil izpostavljen okolju in delno oksidira. Lahko vsebuje CuO, CuOH in druge spojine. Benjah-bmm27 / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

V vodni raztopini je tudi nestabilen, saj pride do reakcije oksidacije in redukcije hkrati, kar tvori kovinski baker in baker (II) ion:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl kot Lewisova kislina

Ta spojina deluje kemično kot Lewisova kislina, kar pomeni, da je lačen za elektrone, s čimer tvori stabilne adukte s spojinami, ki jih lahko preskrbijo.

Zelo je topen v klorovodikovi kislini (HCl), kjer se Cl ^- ioni obnašajo kot darovalci elektronov in med drugim ^nastajajo vrste, kot so CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- in Cu ₂ Cl ₄ ^2- .

To je ena od vrst, ki se tvorijo v raztopinah CuCl v HCl. Avtor: Marilú Stea.

Vodne raztopine CuCl lahko absorbirajo ogljikov monoksid (CO). Ta absorpcija se lahko zgodi, kadar omenjene raztopine tako kisle, nevtralne ali z amoniakom (NH ₃ ).

V takšnih raztopinah se ocenjuje, da nastajajo različne vrste, kot so Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) in ^- , kar je odvisno od medija.

Druge lastnosti

Ima elektro-optične lastnosti, nizke optične izgube v širokem območju svetlobnega spektra od vidnega do infrardečega, nizek lomni indeks in nizko dielektrično konstanto.

Pridobitev

Bakrov (I) klorid lahko dobimo z neposredno reakcijo kovine bakra s klorovim plinom pri temperaturi 450-900 ° C. Ta reakcija se uporablja industrijsko.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Redukcijsko spojino, kot sta askorbinska kislina ali žveplov dioksid, lahko uporabimo tudi za pretvorbo bakrovega (II) klorida v bakrov (I) klorid. Na primer, pri SO ₂ se oksidira do žveplove kisline.

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

Prijave

Pri procesih obnovitve CO

Sposobnost raztopin CuCl, da absorbirajo in desorbirajo ogljikov monoksid, se industrijsko uporablja za pridobivanje čistega CO.

Na primer, postopek, imenovan COSORB, uporablja stabiliziran bakrov klorid v obliki kompleksne soli z aluminijem (CuAlCl ₄ ), ki se raztopi v aromatičnem topilu, kot je toluen.

Raztopina absorbira CO iz plinastega toka, da se loči od drugih plinov, kot so CO ₂ , N ₂ in CH ₄ . Raztopina, bogata z monoksidom, se nato segreje pod znižanim tlakom (to je pod atmosferskim) in se desorbira. Plin, pridobljen na ta način, je visoke čistosti.

Struktura ogljikovega monoksida, kjer opazimo elektrone, ki so na voljo za kompleks s CuCl. Avtor: Benjah-bmm27. Vir: Wikimedia Commons.

Ta postopek omogoča pridobivanje čistega CO, ki izhaja iz reformiranega zemeljskega plina, uplinjenega premoga ali plinov, pridobljenih iz proizvodnje jekla.

V katalizi

CuCl se uporablja kot katalizator za različne kemijske reakcije.

Na primer, reakcija germanija elementa (Ge) z vodikovim kloridom (HCl) in etilen (CH ₂ = CH ₂ lahko) se izvaja z uporabo te spojine. Uporablja se tudi za sintezo organskih silicijevih spojin in različnih heterocikličnih organskih žveplovih in dušikovih derivatov.

Polimer polifenilen etra je mogoče sintetizirati s sistemom katalizatorja 4-aminopirina in CuCl. Ta polimer je zelo uporaben zaradi svojih mehanskih lastnosti, nizke absorpcije vlage, odlične izolacije pred električno energijo in odpornosti proti ognju.

Pri pridobivanju organskih bakrovih spojin

Alkenilkupratne spojine lahko pripravimo z reakcijo terminalnega alkina z vodno raztopino CuCl in amoniaka.

Pri pridobivanju polimerov, vezanih na kovine

Bakrov (I) klorid se lahko usklajuje s polimeri, tvori kompleksne molekule, ki služijo kot katalizatorji in združujejo preprostost heterogenega katalizatorja z pravilnostjo homogenega.

V polprevodnikih

Ta spojina se uporablja za pridobivanje materiala, ki ga tvori γ-CuCl na siliciju, ki ima fotoluminiscenčne lastnosti z velikim potencialom, da se uporabi kot foton, ki oddaja polprevodnik.

Ti materiali se pogosto uporabljajo v diodah, ki oddajajo ultravijolično svetlobo, laserskih diodah in detektorjih svetlobe.

V superkondenzatorjih

Ta izdelek, pridobljen v obliki kubičnih nanodelcev ali nanocub, omogoča izdelavo superkondenzatorjev, saj ima izjemno hitrost polnjenja, visoko reverzibilnost in majhno izgubo kapacitivnosti.

Superkondenzatorji so naprave za shranjevanje energije, ki izstopajo po visoki gostoti moči, varnosti v delovanju, hitrih ciklih polnjenja in praznjenja, dolgoročni stabilnosti in so okolju prijazne.

CuCl nanokube se lahko uporabljajo v elektroniki in aplikacijah za shranjevanje energije. Avtor: Tide He. Vir: Pixabay.

Druge aplikacije

Ker CuCl oddaja modro-zeleno svetlobo, ko je izpostavljen plamenu, se uporablja za pripravo ognjemeta, kjer ta barva med izvajanjem pirotehnike zagotavlja to barvo.

Zelena barva nekaterih ognjemetov je morda posledica CuCl. Avtor: Hans Braxmeier. Vir: Pixabay.

Reference

1. Milek, JT in Neuberger, M. (1972). Bakrov klorid. V: Linearni elektrooptični modularni materiali. Springer, Boston, MA. Obnovljeno s povezave.springer.com.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Metode absorpcije / desorpcije. V celoviti organometalni kemiji. Zvezek 8. Pridobljeno iz sciencedirect.com.
4. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC et al. (2018). Nedavni napredek pri neposredni sintezi organometalnih in koordinacijskih spojin. V neposredni sintezi kovinskih kompleksov. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Organosilicijeva sinteza za gradnjo organosilićevih grozdov. V učinkovitih metodah za pripravo silicijevih spojin. Pridobljeno od sciencedirect.com.
7. Van Koten, G. in Noltes, JG (1982). Organokopirne spojine. V celoviti organometalni kemiji. Zvezek 2. Pridobljeno iz sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. et al. (2009). Optične lastnosti neokrnjenih in kisikovih folij CuCl na silicijevih podlagah. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76–80. Obnovljeno s povezave.springer.com.
9. Yin, B. et al. (2014). Cuprous kloridne nanokubice, gojene na bakreni foliji za elektrode s psevdokondenzatorji. Nano-Micro Lett. 6, 340–346 (2014). Obnovljeno s povezave.springer.com.
10. Kim, K. in sod. (2018). Visoko učinkovit aromatični aminski ligand / bakreni (I) kloridni katalizatorski sistem za sintezo poli (2,6-dimetil-1,4-fenilen etra). Polimeri 2018, 10, 350. Obnovljeno z mdpi.com.
11. Wikipedija (2020). Bakrov (I) klorid. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.