stringtranslate.com

Хлорид меди(I)

ИК-спектр поглощения хлорида меди(I)

Хлорид меди (I) , обычно называемый хлоридом меди , является низшим хлоридом меди с формулой CuCl. Вещество представляет собой белое твердое вещество, труднорастворимое в воде, но хорошо растворимое в концентрированной соляной кислоте . Нечистые образцы кажутся зелеными 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) («венецианской сулемы») и металлической меди: [7]

HgCl2 + 2Cu → 2CuCl2 + Hg

В 1799 году Дж. Л. Пруст охарактеризовал два различных хлорида меди. Он приготовил CuCl2, нагревая CuCl2 до красного каления в отсутствие воздуха, что привело к потере половины связанного хлора, а затем удалил остаточный CuCl2 промывкой водой. [8]

Кислотный раствор CuCl ранее использовался для анализа содержания оксида углерода в газах, например, в газовом аппарате Хемпеля, где CuCl поглощает оксид углерода. [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 путем прямого взаимодействия металлической меди и хлора при температуре 450–900 °C: [11] [12]

2 Cu + Cl 2 → 2 CuCl

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

2CuCl2 + SO2 + 2H2O → 2CuCl2 + H2SO4 + 2HCl
2CuCl2 + C6H8O6 → 2CuCl2 + 2HCl + C6H6O6​​​​​

Можно использовать и многие другие восстановители. [12]

Характеристики

Хлорид меди (I) имеет кубическую кристаллическую структуру цинковой обманки при нормальных условиях. При нагревании до 408 °C структура меняется на гексагональную. Несколько других кристаллических форм CuCl появляются при высоких давлениях (несколько ГПа). [5]

Хлорид меди(I) является кислотой Льюиса . Он классифицируется как мягкий согласно концепции «жесткая-мягкая кислота-основание» . Таким образом, он образует ряд комплексов с мягкими основаниями Льюиса, такими как трифенилфосфин :

CuCl + 1P(C6H5 ) 3 → 1/4 {CuCl[ P ( C6H5 ) 3 ] } 4
CuCl + 2P(C6H5 ) 3 → CuCl [ P ( C6H5 ) 3 ) ] 2
CuCl + 3P(C6H5 ) 3 → CuCl [ P ( C6H5 ) 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 оксид углерода , образуя бесцветные комплексы, такие как димер с хлоридным мостиком [CuCl(CO)] 2 . Те же растворы соляной кислоты также реагируют с ацетиленовым газом, образуя [CuCl(C 2 H 2 )]. Аммиачные растворы CuCl реагируют с ацетиленами, образуя взрывоопасный ацетиленид меди(I) , Cu 2 C 2 . Алкеновые комплексы CuCl могут быть получены восстановлением CuCl 2 диоксидом серы в присутствии алкена в спиртовом растворе. Комплексы с диенами , такими как 1,5-циклооктадиен, особенно стабильны: [16]

Структура комплекса COD CuCl

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

2 CuCl → Cu + CuCl 2

Отчасти по этой причине образцы на воздухе приобретают зеленую окраску. [18]

Использует

Основное применение хлорида меди(I) — в качестве предшественника фунгицида оксихлорида меди . Для этой цели водный хлорид меди(I) получают путем конпропорционирования , а затем окисляют воздухом: [12]

Cu + CuCl2 → 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 оксиду углерода в присутствии хлорида алюминия используется в процессе COPure SM . [19]

В органическом синтезе

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

В реакции Зандмейера обработка арендиазониевой соли CuCl приводит к арилхлориду. Например: [21] [22]

(Пример реакции Зандмейера с использованием CuCl)

Реакция имеет широкую сферу применения и обычно дает хорошие выходы. [22]

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

(Присоединение RMgX к C=CC=O, опосредованное CuCl)

Это открытие привело к развитию химии органической меди . Например, CuCl реагирует с метиллитием (CH 3 Li) с образованием « реагентов Гилмана », таких как (CH 3 ) 2 CuLi, которые находят применение в органическом синтезе . Реагенты Гриньяра образуют похожие органические соединения меди. Хотя другие соединения меди(I), такие как иодид меди(I) , теперь чаще используются для этих типов реакций, хлорид меди(I) по-прежнему рекомендуется в некоторых случаях: [25]

(Алкилирование эфира сорбата в 4-м положении, опосредованное CuCl)

Хлорид меди также катализирует димеризацию ацетилена в винилацетилен , который когда-то использовался в качестве предшественника различных полимеров, таких как неопрен . [ 26]

Ниша использует

CuCl используется как катализатор в радикальной полимеризации с переносом атома (ATRP). Он также используется в пиротехнике как сине-зеленый краситель. В тесте на пламя хлориды меди, как и все соединения меди, излучают зелено-синий цвет. [27]

Естественное явление

Природная форма CuCl – редкий минерал нантокит. [28] [29]

Смотрите также

Хлорид меди(II)

Ссылки

  1. ^ abcdef Хейнс, Уильям М., ред. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . стр. 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., ред. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . стр. 4.132. ISBN 1-4398-5511-0.
  4. ^ Патнаик, Прадьот (2002) Справочник неорганических химикатов . McGraw-Hill, ISBN 0-07-049439-8 
  5. ^ ab Hull, S.; Keen, DA (1994). "Полиморфизм галогенидов меди(I) при высоком давлении: исследование нейтронной дифракции до ~10 ГПа". Physical Review B. 50 ( 9): 5868–5885. Bibcode :1994PhRvB..50.5868H. doi :10.1103/PhysRevB.50.5868. PMID  9976955.
  6. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0150". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  7. ^ Бойль, Роберт (1666). Размышления и эксперименты о происхождении форм и качеств. Оксфорд. С. 286–288.
  8. ^ Пруст, JL (1799). «Исследования по ле Кюивру». Энн. Хим. Физ . 32 : 26–54.
  9. ^ Мартин, Джеффри (1922). Промышленная и производственная химия (часть 1, органическое издание). Лондон: Crosby Lockwood. стр. 408.
  10. ^ Льюис, Вивиан Х. (1891). «Анализ газов освещения». Журнал Общества химической промышленности . 10 : 407–413.
  11. ^ Ричардсон, Х. У. (2003). «Соединения меди». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . doi :10.1002/0471238961.0315161618090308.a01.pub2. ISBN 0471238961.
  12. ^ abcd Чжан, Дж.; Ричардсон, Х. В. (2016). «Соединения меди». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . С. 1–31. doi :10.1002/14356007.a07_567.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  13. ^ Glemser, O.; Sauer, H. (1963). "Copper(I) Chloride". В Brauer, G. (ред.). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry . Том 1 (2-е изд.). New York: Academic Press. стр. 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. ^ JJ Fritz (1980). "Хлоридные комплексы хлорида меди(I) в водном растворе". J. Phys. Chem . 84 (18): 2241–2246. doi :10.1021/j100455a006.
  16. ^ Николс, Д. (1973) Комплексы и элементы перехода первого ряда , Macmillan Press, Лондон.
  17. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 1185. ISBN 978-0-08-037941-8.
  18. ^ Пастор, Антонио К. (1986) Патент США 4,582,579 «Способ приготовления хлорида меди, свободного от 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. ^ Dilke, MH; Eley, DD (1949). "550. Реакция Гаттермана–Коха. Часть II. Кинетика реакции". J. Chem. Soc. : 2613–2620. doi :10.1039/JR9490002613. ISSN  0368-1769.
  21. ^ Уэйд, LG (2003) Органическая химия , 5-е изд., Prentice Hall, Аппер Сэдл Ривер, Нью-Джерси, стр. 871. ISBN 013033832X . 
  22. ^ ab March, J. (1992) Advanced Organic Chemistry, 4-е изд., Wiley, Нью-Йорк. стр. 723. ISBN 978-0-470-46259-1 
  23. ^ Kharasch, MS; Tawney, PO (1941). «Факторы, определяющие ход и механизмы реакций Гриньяра. II. Влияние металлических соединений на реакцию между изофороном и метилмагнийбромидом». J. Am. Chem. Soc. 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. ^ Bertz, SH; Fairchild, EH (1999) Справочник по реагентам для органического синтеза, том 1: Реагенты, вспомогательные вещества и катализаторы для образования связей CC , RM Coates, SE Denmark (ред.). Wiley, New York. стр. 220–3. ISBN 978-0-471-97924-1 . 
  26. ^ Тротуш, Иоан-Теодор; Циммерманн, Тобиас; Шют, Ферди (2014). «Каталитические реакции ацетилена: пересмотр сырья для химической промышленности». Chemical Reviews . 114 (3): 1761–1782. doi : 10.1021/cr400357r . PMID  24228942.
  27. ^ Барроу, RF; Калдин, EF (1949-01-01). «Некоторые спектроскопические наблюдения за пиротехническим пламенем». Труды Физического общества. Раздел B. 62 ( 1): 32–39. doi :10.1088/0370-1301/62/1/305. ISSN  0370-1301.
  28. ^ "Нантокит".
  29. ^ «Список минералов». 21 марта 2011 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Хлорид меди(I) .