stringtranslate.com

Хлорид меди(I)

ИК-спектр поглощения хлорида меди(I)

Хлорид меди(I) , обычно называемый хлоридом меди , представляет собой низший хлорид меди с формулой CuCl. Вещество представляет собой белое твердое вещество, умеренно растворимое в воде, но хорошо растворимое в концентрированной соляной кислоте . Нечистые образцы имеют зеленый цвет из-за присутствия хлорида меди(II) (CuCl 2 ).

История

Хлорид меди(I) был впервые получен Робертом Бойлем в середине семнадцатого века из хлорида ртути(II) («венецианский сублимат») и металлической меди: [7]

HgCl 2 + 2 Cu → 2 CuCl + Hg

В 1799 г. Ж. Л. Пруст охарактеризовал два различных хлорида меди. Он получил CuCl, нагревая CuCl 2 до красного каления в отсутствие воздуха, в результате чего он терял половину связанного хлора с последующим удалением остатков CuCl 2 промыванием водой. [8]

Кислый раствор CuCl раньше использовался для анализа содержания угарного газа в газах, например, в газовом аппарате Hempel, где CuCl поглощает угарный газ. [9] Это применение имело важное значение в девятнадцатом и начале двадцатого веков, когда угольный газ широко использовался для отопления и освещения. [10]

Синтез

Хлорид меди(I) получают в промышленности прямым соединением металлической меди и хлора при температуре 450–900 ° C: [11] [12]

2 Cu + Cl 2 → 2 CuCl

Хлорид меди(I) также можно получить восстановлением хлорида меди(II) диоксидом серы или аскорбиновой кислотой ( витамином С ), которая действует как редуцирующий сахар : [13] [14]

2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + H 2 SO 4 + 2 HCl
2 CuCl 2 + C 6 H 8 O 6 → 2CuCl + 2HCl + C 6 H 6 O 6

Могут быть использованы многие другие восстановители. [12]

Характеристики

Хлорид меди(I) в условиях окружающей среды имеет кристаллическую структуру кубической цинковой обманки . При нагревании до 408 °С структура меняется на гексагональную. Несколько других кристаллических форм CuCl возникают при высоких давлениях (несколько ГПа). [5]

Хлорид меди(I) представляет собой кислоту Льюиса . Он классифицируется как мягкий в соответствии с концепцией твердого-мягкого кислотно-щелочного состояния . Таким образом, он образует ряд комплексов с мягкими основаниями Льюиса, такими как трифенилфосфин :

CuCl + 1 P(C 6 H 5 ) 3 → 1/4 {CuCl[P(C 6 H 5 ) 3 ]} 4
CuCl + 2 P(C 6 H 5 ) 3 → CuCl[P(C 6 H 5 ) 3 )] 2
CuCl + 3 P(C 6 H 5 ) 3 → CuCl[P(C 6 H 5 ) 3 )] 3

CuCl также образует комплексы с галогенидами . Например, H 3 O + CuCl 2 − образуется в концентрированной соляной кислоте . [15] Хлорид замещается CN − и S 2 O 3 2− . [12]

Растворы CuCl в HCl поглощают окись углерода с образованием бесцветных комплексов, таких как димер с хлоридными мостиками [CuCl(CO)] 2 . Те же растворы соляной кислоты реагируют с газообразным ацетиленом с образованием [CuCl(C 2 H 2 )]. Аммиачные растворы CuCl реагируют с ацетиленами с образованием взрывчатого ацетилида меди(I) Cu 2 C 2 . Алкеновые комплексы CuCl можно получить восстановлением CuCl 2 сернистым газом в присутствии алкена в спиртовом растворе. Особенно стабильны комплексы с диенами , такими как 1,5-циклооктадиен : [16]

Структура комплекса ХПК CuCl

При контакте с водой хлорид меди(I) медленно диспропорционируется : [ 17]

2 CuCl → Cu + CuCl 2

Частично по этой причине образцы в воздухе приобретают зеленую окраску. [18]

Использование

Хлорид меди (I) в основном используется в качестве предшественника фунгицида оксихлорида меди . Для этого путем сопропорционирования получают водный раствор хлорида меди(I), а затем окисляют воздухом: [12]

Cu + CuCl 2 → 2 CuCl
4 CuCl + O 2 + 2 H 2 O → Cu 3 Cl 2 (OH) 4 + CuCl 2

Хлорид меди(I) катализирует множество органических реакций , как обсуждалось выше. Его сродство к монооксиду углерода в присутствии хлорида алюминия используется в процессе COPure SM . [19]

В органическом синтезе

CuCl используется в качестве сокатализатора с окисью углерода , хлоридом алюминия и хлористым водородом в реакции Гаттермана-Коха с образованием бензальдегидов. [20]

В реакции Зандмейера обработка соли арендиазония CuCl приводит к образованию арилхлорида. Например: [21] [22]

(Пример реакции Зандмейера с использованием CuCl)

Реакция имеет широкий спектр применения и обычно дает хорошие выходы. [22]

Ранние исследователи заметили, что галогениды меди(I) катализируют 1,4-присоединение реактивов Гриньяра к альфа,бета-ненасыщенным кетонам [23], что привело к разработке купраторганических реагентов, которые сегодня широко используются в органическом синтезе : [24]

(Присоединение RMgX к C=CC=O при посредничестве CuCl)

Это открытие привело к развитию медьорганической химии . Например, CuCl реагирует с метиллитием (CH 3 Li) с образованием « реагентов Гилмана », таких как (CH 3 ) 2 CuLi, которые находят применение в органическом синтезе . Реактивы Гриньяра образуют аналогичные медьорганические соединения. Хотя в настоящее время для реакций такого типа чаще используются другие соединения меди(I), такие как йодид меди(I) , в некоторых случаях по-прежнему рекомендуется использовать хлорид меди(I): [25]

(Алкилирование сложного эфира сорбата в 4-м положении при помощи CuCl)

Нишевое использование

CuCl используется в качестве катализатора при радикальной полимеризации с переносом атома (ATRP). Он также используется в пиротехнике как сине-зеленый краситель. При испытании пламенем хлориды меди, как и все соединения меди, излучают зелено-голубой цвет. [26]

Естественное явление

Природная форма CuCl — редкий минерал нантокит. [27] [28]

Смотрите также

Хлорид меди(II)

Рекомендации

  1. ^ abcdef Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.61. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. ^ Гарро, Нурия; Кантареро, Андрес; Кардона, Мануэль; Руф, Тобиас; Гебель, Андреас; Линь, Чэнтянь; Рейманн, Клаус; Рюбенаке, Стефан; Штойбе, Маркус (1996). «Электрон-фононное взаимодействие на прямой щели галогенидов меди». Твердотельные коммуникации . 98 (1): 27–30. Бибкод : 1996SSCom..98...27G. дои : 10.1016/0038-1098(96)00020-8.
  3. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.132. ISBN 1-4398-5511-0.
  4. ^ Патнаик, Прадьот (2002) Справочник по неорганическим химикатам . МакГроу-Хилл, ISBN 0-07-049439-8 
  5. ^ Аб Халл, С.; Кин, Д.А. (1994). «Полиморфизм галогенидов меди (I) при высоком давлении: нейтронографическое исследование до ~ 10 ГПа». Физический обзор B . 50 (9): 5868–5885. Бибкод : 1994PhRvB..50.5868H. doi : 10.1103/PhysRevB.50.5868. ПМИД  9976955.
  6. ^ abc Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0150». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  7. ^ Бойль, Роберт (1666). Рассуждения и опыты о происхождении форм и качеств. Оксфорд. стр. 286–288.
  8. ^ Пруст, JL (1799). «Исследования по ле Кюивру». Анна. Хим. Физ . 32 : 26–54.
  9. ^ Мартин, Джеффри (1922). Промышленная и производственная химия (Часть 1, Органическое изд.). Лондон: Кросби Локвуд. п. 408.
  10. ^ Льюис, Вивиан Х. (1891). «Анализ осветительных газов». Журнал Общества химической промышленности . 10 : 407–413.
  11. ^ Ричардсон, HW (2003). «Медные соединения». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.0315161618090308.a01.pub2. ISBN 0471238961.
  12. ^ abcd Чжан, Дж.; Ричардсон, HW (2016). «Медные соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . стр. 1–31. дои : 10.1002/14356007.a07_567.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  13. ^ Глемсер, О.; Зауэр, Х. (1963). «Хлорид меди(I)». В Брауэр, Г. (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 1005.
  14. ^ Тугба Акбийык; Инджи Сёнмезоглу; Кубилай Гючлю; Иззет Тор; Решат Апак (2012). «Защита аскорбиновой кислоты от катализируемой медью (II) окислительной деградации в присутствии фруктовых кислот: лимонной, щавелевой, винной, яблочной, малоновой и фумаровой кислот». Международный журнал пищевых свойств . 15 (2): 398–411. дои : 10.1080/10942912.2010.487630. S2CID  85408826.
  15. ^ Джей Джей Фриц (1980). «Хлоридные комплексы хлорида меди(I) в водном растворе». Дж. Физ. Хим . 84 (18): 2241–2246. дои : 10.1021/j100455a006.
  16. ^ Николлс, Д. (1973) Комплексы и переходные элементы первого ряда , Macmillan Press, Лондон.
  17. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1185. ИСБН 978-0-08-037941-8.
  18. ^ Пастор, Антонио К. (1986) Патент США 4,582,579 «Способ получения хлорида меди, не содержащего ионов меди», Раздел 2, строки 4–41.
  19. ^ Сяочжоу Ма; Желко Альбертсма; Дике Габриэльс; Ренс Хорст; Севги Полат; Каспер Сноукс; Фрик Каптейн; Хусейн Бурак Эрал; Дэвид А. Вермаас; Бастиан Мэй; Сисси де Бир; Моник Анн ван дер Вин (2023). «Выделение угарного газа: прошлое, настоящее и будущее». Обзоры химического общества . 52 (11): 3741–3777. дои : 10.1039/D3CS00147D. ПМЦ 10243283 . ПМИД  37083229. 
  20. ^ Дилке, МХ; Элей, Д.Д. (1949). «550. Реакция Гаттермана–Коха. Часть II. Кинетика реакции». Дж. Хим. Соц. : 2613–2620. дои : 10.1039/JR9490002613. ISSN  0368-1769.
  21. ^ Уэйд, Л.Г. (2003) Органическая химия , 5-е изд., Прентис-Холл, Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси, стр. 871. ISBN 013033832X . 
  22. ^ ab Марч, Дж. (1992) Передовая органическая химия, 4-е изд., Уайли, Нью-Йорк. п. 723. ISBN 978-0-470-46259-1 . 
  23. ^ Хараш, М.С.; Тони, ПО (1941). «Факторы, определяющие ход и механизмы реакций Гриньяра. II. Влияние соединений металлов на реакцию между изофороном и метилмагнийбромидом». Варенье. хим. Соц. 63 (9): 2308. doi :10.1021/ja01854a005.
  24. ^ Ясжебски, JTBH; ван Котен, Г. (2002) Современная медьорганическая химия , Н. Краузе (ред.). Wiley-VCH, Вайнхайм, Германия. п. 1. дои : 10.1002/3527600086.ch1 ISBN 9783527600083 . 
  25. ^ Берц, SH; Фэйрчайлд, Э.Х. (1999) Справочник по реагентам для органического синтеза, Том 1: Реагенты, вспомогательные вещества и катализаторы для образования CC-связей , Р.М. Коутс, SE Дания (ред.). Уайли, Нью-Йорк. стр. 220–3. ISBN 978-0-471-97924-1 . 
  26. ^ Барроу, РФ; Калдин, Э.Ф. (1 января 1949 г.). «Некоторые спектроскопические наблюдения пиротехнического пламени». Труды Физического общества. Раздел Б. 62 (1): 32–39. дои : 10.1088/0370-1301/62/1/305. ISSN  0370-1301.
  27. ^ "Нантокит".
  28. ^ «Список минералов». 21 марта 2011 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с хлоридом меди (I) .