- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- El CuCl com àcid Lewis
- altres propietats
- obtenció
- usos
- En processos de recuperació de CO
- en catàlisi
- En l'obtenció de compostos orgànics de coure
- En l'obtenció de polímers units a metalls
- en semiconductors
- en supercondensadors
- altres aplicacions
- referències
El clorur de coure (I) és un compost inorgànic format per coure (Cu) i clor (Cl). La seva fórmula química és CuCl. El coure en aquest compost posseeix valència d'+1 i el clor -1. Es tracta d'un sòlid cristal·lí de color blanc que quan està exposat molt de temps a l'aire adquireix una coloració verdosa per causa de l'oxidació de l'coure (I) a coure (II).
Es comporta com àcid Lewis necessitant electrons d'altres compostos que siguin bases Lewis, amb els quals forma complexos o adductes estables. Un d'aquests compostos és el monòxid de carboni (CO), de manera que la capacitat d'unir-se entre els dos s'utilitza industrialment per extreure el CO de corrents gasoses.
Clorur de coure (I) (CuCl) purificat. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Font: Wikimedia Commons.
Té propietats òptiques que poden utilitzar-se en semiconductors emissors de llum. A més els nanocubos de CuCl tenen un gran potencial per ser utilitzats en dispositius per emmagatzemar energia de manera eficient.
És emprat en l'art de la pirotècnia doncs en contacte amb una flama produeix una llum verda blavosa.
estructura
El CuCl està format per l'ió cuprós Cu + i anió clorur Cl -. La configuració electrònica de l'ió Cu + és:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 0
i es deu al fet que el coure va perdre l'electró de la capa 4s. L'ió clorur posseeix la configuració:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
Es pot observar que tots dos ions tenen les seves capes electròniques completes.
Aquest compost cristal·litza amb simetria cúbica. En la imatge a continuació s'observa la disposició dels àtoms en una unitat cristal·lina. Les esferes rosades corresponen a el coure i les esferes verdes a el clor.
Estructura de l'CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
- Clorur de coure (I)
- clorur cuprós
- Monocloruro de coure
propietats
estat físic
Sòlid blanc cristal·lí que en contacte prolongat amb aire s'oxida i es torna verd.
pes molecular
98,99 g / mol
Punt de fusió
430 ºC
Punt d'ebullició
Aproximadament 1400 ºC.
densitat
4,137 g / cm 3
solubilitat
Gairebé insoluble en aigua: 0,0047 g / 100 g d'aigua a 20 ° C. Insoluble en etanol (C 2 H 5 OH) i acetona (CH 3 (C = O) CH 3).
propietats químiques
És inestable a l'aire a causa que el Cu + tendeix a oxidar a Cu 2+. Amb el temps es va formant òxid cúpric (CuO), hidròxid cuprós (CuOH) o un oxiclorur complex i la sal es va tornant verd.
Clorur de coure (I) que ha estat exposat a l'ambient i parcialment oxidat. Pot contenir CuO, CuOH i altres compostos. Benjah-bmm27 / Public domain. Font: Wikimedia Commons.
En solució aquosa també és inestable ja que ocorre una reacció d'oxidació i reducció simultàniament, formant-se coure metàl·lic i ió coure (II):
CuCl → Cu 0 + CuCl 2
El CuCl com àcid Lewis
Aquest compost actua químicament com àcid Lewis, el que significa que està àvid d'electrons, per això forma adductes estables amb compostos que poden proporcionar-los.
És molt soluble en àcid clorhídric (HCl), on els ions Cl - es comporten com a donants d'electrons i es formen espècies com CuCl 2 -, CuCl 3 2- i Cu 2 Cl 4 2-, entre d'altres.
Aquesta és una de les espècies que es formen en les solucions de CuCl en HCl. Autora: Marilú Stea.
Les solucions aquoses de CuCl tenen la capacitat d'absorbir el monòxid de carboni (CO). Aquesta absorció pot ocórrer quan aquestes solucions són tant àcides, com neutres o amb amoníac (NH 3).
En aquests solucions s'estima que es formin diverses espècies com ara Cu (CO) +, Cu (CO) 3 +, Cu (CO) 4 +, CuCl (CO) i -, la qual cosa depèn de l'mig.
altres propietats
Posseeix característiques electroópticas, baixa pèrdua òptica en un ampli interval de l'espectre de llum des del visible fins a l'infraroig, baix índex de refracció i baixa constant dielèctrica.
obtenció
El clorur de coure (I) es pot obtenir fent reaccionar directament el metall coure amb el gas clor a una temperatura de 450-900 ° C. Aquesta reacció s'aplica industrialment.
2 Cu + Cl 2 → 2 CuCl
També es pot utilitzar un compost reductor com l'àcid ascòrbic o el diòxid de sofre per passar el clorur de coure (II) a clorur de coure (I). Per exemple, en el cas de l'SO 2, aquest s'oxida a àcid sulfúric.
2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + H 2 SO 4 + 2 HCl
usos
En processos de recuperació de CO
La capacitat de les solucions de CuCl d'absorbir i desorber el monòxid de carboni és utilitzada industrialment per obtenir CO pur.
Per exemple, el procés denominat COSORB utilitza clorur de coure estabilitzat en forma d'una sal complexa amb alumini (CuAlCl 4), la qual es dissol en un solvent aromàtic com toluè.
La solució absorbeix el CO d'un corrent gasós per separar d'altres gasos com CO 2, N 2 i CH 4. Després la solució rica en el monòxid s'escalfa sota pressió reduïda (és a dir, inferior a l'atmosfèrica) i el CO es desorbe. El gas recuperat d'aquesta manera és d'alta puresa.
Estructura de l'monòxid de carboni on s'observen els electrons disponibles per formar complex amb el CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Aquest procés permet obtenir CO pur partint de gas natural reformat, carbó gasificat o gasos derivats de la producció d'acer.
en catàlisi
El CuCl s'empra com a catalitzador de diverses reaccions químiques.
Per exemple, la reacció de l'element germani (Ge) amb clorur d'hidrogen (HCl) i etilè (CH 2 = CH 2) es pot realitzar utilitzant aquest compost. També serveix per a la síntesi de compostos orgànics de silici i diversos derivats orgànics heterocíclics de sofre i nitrogen.
Es pot sintetitzar un polímer de polifenileneter emprant un sistema catalític de 4-aminopirina i CuCl. Aquest polímer és molt útil per les seves propietats mecàniques, poca absorció d'humitat, excel·lent aïllament de l'electricitat i resistència a el foc.
En l'obtenció de compostos orgànics de coure
Es poden preparar compostos de alquenilcuprato fent reaccionar un alquí terminal amb una solució aquosa de CuCl i amoníac.
En l'obtenció de polímers units a metalls
El clorur de coure (I) pot coordinar-se amb polímers formant complexes molècules que serveixen com catalitzadors i que combinen la simplicitat d'un catalitzador heterogeni amb la regularitat d'un homogeni.
en semiconductors
S'utilitza aquest compost en l'obtenció d'un material format per γ-CuCl sobre silici, que posseeix propietats de fotoluminiscència amb un alt potencial de ser utilitzat com semiconductor emissor de fotons.
Aquests materials tenen ampli ús en díodes emissors de llum ultraviolada, díodes làser i detectors de llum.
en supercondensadors
Aquest producte obtingut en forma de nanopartícules cúbiques o nanocubos permet fabricar supercondensadors, doncs posseeix una velocitat de càrrega excel·lent, alta reversibilitat i petita pèrdua de capacitància.
Els supercondensadors són dispositius per emmagatzemar energia que es destaquen per la seva alta densitat de potència, seguretat en l'operació, ràpids cicles de càrrega i descàrrega, estabilitat a llarg termini i són ambientalment amigables.
Els nanocubos CuCl podrien utilitzar-se en aplicacions d'electrònica i emmagatzematge d'energia. Autor: Tide He. Font: Pixabay.
altres aplicacions
Atès que quan se sotmet a una flama el CuCl emet llum verda blavosa, s'empra per preparar focs artificials on proporciona aquest color durant l'execució de la pirotècnia.
El color verd d'alguns focs artificials pot ser degut a l'CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Font: Pixabay.
referències
- Milek, JT and Neuberger, M. (1972). Cuprous Chloride. In: Linear Electrooptic Modular Materials. Springer, Boston, MA. Recuperat de link.springer.com.
- Lide, DR (editor) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 th CRC Press.
- Sneeden, RPA (1982). Absorption / desorption methods. In Comprehensive Organometallic Chemistry. Volume 8. Recuperat de sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Chandrashekhar, VC et al. (2018). Recent Advances in Direct Synthesis of Organometallic and Coordination Compounds. In Direct Synthesis of Metall Complexes. Recuperat de sciencedirect.com.
- Kyushin, S. (2016). Organosilicon Synthesis for Construction of Organosilicon Clústers. In Efficient Methods for Preparing Silicon Compounds. Recuperat de sciencedirect.com.
- Van Koten, G. and Noltes, JG (1982). Organocopper compounds. In Comprehensive Organometallic Chemistry. Volume 2. Recuperat de sciencedirect.com.
- Danieluk, D. et al. (2009). Optical properties of undoped and oxygen Doped CuCl films on silicon Substrates. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Recuperat de link.springer.com.
- Yin, B. et al. (2014). Cuprous Chloride Nanocubes Grown on Copper Foil for Pseudocapacitor electrodes. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Recuperat de link.springer.com.
- Kim, K. et al. (2018). A Highly Efficient Aromatic Amine Ligand / Copper (I) Chloride Catalyst System for the Synthesis of Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether). Polymers 2018, 10, 350. Recuperat de mdpi.com.
- Wikipedia (2020). Copper (I) chloride. Recuperat de en.wikipedia.org.