RÉZ (I) KLORID (CUCL): SZERKEZETE, TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁS - KÉMIA - 2026

Az (I) réz-klorid egy szervetlen vegyület, amely rézből (Cu) és klórból (Cl) áll. Kémiai képlete CuCl. Ebben a vegyületben a réz valenciája +1 és a klór -1. Fehér kristályos szilárd anyag, amely hosszú ideig levegőnek való kitettség mellett zöldes színűvé válik az (I) réz (II) -ré való oxidációjának eredményeként.

Úgy viselkedik, mint a Lewis-sav, és elektronokat igényel más vegyületektől, amelyek Lewis-bázisok, amelyekkel komplexeket vagy stabil adduktumokat képeznek. Ezen vegyületek egyike a szén-monoxid (CO), tehát a kettő közötti kötés képességét iparilag használják a CO kivonására a gázáramokból.

Tisztított réz (I) -klorid (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Forrás: Wikimedia Commons.

Optikai tulajdonságai vannak, amelyek felhasználhatók a fénykibocsátó félvezetőknél. Ezenkívül a CuCl nanocube-ok nagy potenciállal bírnak arra, hogy az energia hatékony tárolására szolgáló eszközökben felhasználhatók legyenek.

A pirotechnika területén alkalmazzák, mert lánggal érintkezve kék-zöld fényt bocsát ki.

Szerkezet

A CuCl a Cu ⁺ rézionból és a Cl ^- klorid-anionból áll. A Cu ⁺ ion elektronkonfigurációja:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

és azért van, mert a réz elvesztette az elektronot a 4s-héjból. A klorid-ion konfigurációja:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Látható, hogy mindkét ionnak teljes elektronikus héja van.

Ez a vegyület köbös szimmetriával kristályosodik. Az alábbi kép az atomok elrendezését mutatja egy kristályos egységben. A rózsaszín gömb megfelel a réznek, a zöld gömb a klórnak.

A CuCl szerkezete. Szerző: Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.

Elnevezéstan

• Réz (I) -klorid
• Rézklorid
• Réz-monoklorid

Tulajdonságok

Fizikai állapot

Fehér kristályos szilárd anyag, amely hosszabb levegővel érintkezve oxidálódik és zöldké válik.

Molekuláris tömeg

98,99 g / mol

Olvadáspont

430 ºC

Forráspont

Körülbelül 1400 ºC.

Sűrűség

4,137 g / cm ³

Oldhatóság

Szinte vízben oldhatatlan: 0,0047 g / 100 g víz 20 ° C-on. Etanolban (C ₂ H ₅ OH) és acetonban (CH ₃ (C = O) CH ₃) nem oldódik.

Kémiai tulajdonságok

A levegőben instabil, mivel a Cu ⁺ hajlamos oxidálni Cu ^{2+ -ra}. Idővel réz-oxid (CuO), réz-hidroxid (CuOH) vagy komplex oxi-klorid képződik, és a só zöldre vált.

A környezetnek kitett és részlegesen oxidált réz (I) -klorid. Tartalmazhat CuO-t, CuOH-t és más vegyületeket. Benjah-bmm27 / Nyilvános. Forrás: Wikimedia Commons.

Vizes oldatban szintén instabil, mivel az oxidációs és redukciós reakció egyidejűleg zajlik, fémes réz és réz (II) ion képződésével:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl mint Lewis-sav

Ez a vegyület kémiailag Lewis-savként működik, ami azt jelenti, hogy éhes az elektronok számára, így stabil adduktumokat képezve olyan vegyületekkel, amelyek képesek őket biztosítani.

Nagyon jól oldódik sósavban (HCI), ahol a Cl ^- ionok viselkednek, mint elektron-donorok és fajok, mint például CuCl ₂ ^-, CuCl ₃ ^2- és Cu ₂ Cl ₄ ^{2- vannak kialakítva}, többek között.

Ez egyike azoknak a fajoknak, amelyek a CuCl-oldatok sósavban képződnek. Szerző: Marilú Stea.

A vizes CuCl-oldatok képesek abszorbeálni a szén-monoxidot (CO). Ez az abszorpció akkor fordulhat elő, amikor az említett megoldások egyaránt savas, semleges vagy ammóniával (NH ₃).

Az ilyen megoldásokban becslések szerint különféle fajok képződnek, például Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) és ^-, amelyek a tápközegtől függnek.

Egyéb tulajdonságok

Elektrooptikai tulajdonságai, alacsony optikai vesztesége a fény spektrumának széles tartományában, a láthatótól az infravörösig, alacsony törésmutató és alacsony dielektromos állandó.

beszerzése

A réz (I) -kloridot úgy állíthatjuk elő, hogy a rézfém és klórgáz közvetlenül reagálnak 450-900 ° C hőmérsékleten. Ezt a reakciót iparilag alkalmazzák.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Redukáló vegyület, például aszkorbinsav vagy kén-dioxid is felhasználható a réz (II) -klorid réz (I) -kloriddá történő átalakítására. Például, abban az esetben, SO ₂, akkor kénsavvá oxidálódik.

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

Alkalmazások

A CO visszanyerési folyamatokban

A CuCl-oldatok azon képességét, hogy abszorbeálják és deszorbeálják a szén-monoxidot, iparilag használják tiszta CO előállítására.

Például, a folyamat az úgynevezett COSORB felhasználása stabilizált réz-klorid formájában komplex sót alumínium (CuAlCl ₄), amely oldódik, egy aromás oldószerben, például toluolban.

Az oldat abszorbeálja a CO-t egy gáznemű áramlásból, hogy elkülönítse azt más gázoktól, például CO ₂, N ₂ és CH ₄. A monoxidban gazdag oldatot ezután csökkentett nyomáson (azaz atmoszféra alatt) melegítjük, és a CO-t deszorbeáljuk. Az így visszanyert gáz nagy tisztaságú.

A szén-monoxid szerkezete, ahol megfigyelhetők a CuCl-nal komplexálható elektronok. Szerző: Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.

Ez az eljárás lehetővé teszi tiszta CO előállítását a megreformált földgázból, gázosított szénből vagy acélgyártásból származó gázokból.

A katalízisben

A CuCl-t különféle kémiai reakciók katalizátoraként használják.

Például, a reakció az elem germánium (Ge) és hidrogén-klorid (HCI) és az etilén (CH ₂ = CH ₂) alkalmazásával lehet végezni ez a vegyület. Szerves szilíciumvegyületek és különféle heterociklusos szerves kén- és nitrogén-származékok szintézisére is felhasználják.

Egy polifenilén-éter polimert szintetizálhatunk egy 4-aminopirin és CuCl katalizátor rendszer alkalmazásával. Ez a polimer nagyon hasznos mechanikai tulajdonságai, alacsony nedvesség-felszívódása, kiváló villamos szigetelése és tűzállósága szempontjából.

Szerves rézvegyületek előállításakor

Az alkenil-kumarátvegyületeket úgy állíthatjuk elő, hogy egy terminális alkint reagáltatunk CuCl és ammónia vizes oldatával.

A fémekhez kötött polimerek előállítása során

A réz (I) -klorid koordinálódhat a polimerekkel, komplex molekulákat képezve, amelyek katalizátorként szolgálnak, és amelyek egy heterogén katalizátor egyszerűségét ötvözik a homogén katalizátor szabályosságával.

Félvezetőkben

Ezt a vegyületet egy olyan anyag előállítására használják, amelyet γ-CuCl képez a szilikonon, amelynek fotolumineszcens tulajdonságai vannak, és nagy potenciállal bírnak fotonkibocsátó félvezetőként való felhasználására.

Ezeket az anyagokat széles körben használják ultraibolya fénykibocsátó diódákban, lézerdiódákban és fénydetektorokban.

Szuperkondenzátorokban

Ez a köbös nanorészecskék vagy nanocubák formájában előállított termék lehetővé teszi szuperkondenzátorok gyártását, mivel kiemelkedő töltési sebességgel, nagy visszafordíthatósággal és kis kapacitásvesztéssel rendelkezik.

A szuperkondenzátorok olyan energiatároló készülékek, amelyek kiemelkednek nagy energia sűrűségükkel, működési biztonságukkal, gyors töltési és kisütési ciklusukkal, hosszú távú stabilitásukkal és környezetkímélőkkel szemben.

A CuCl nanocube-k felhasználhatók elektronikai és energiatároló alkalmazásokban. Szerző: Tide He. Forrás: Pixabay.

Egyéb alkalmazások

Mivel a CuCl lángnak kitéve kék-zöld fényt bocsát ki, azt tűzijáték készítésére használják, ahol ez a szín a pirotechnika végrehajtása során biztosítja.

Egyes tűzijátékok zöld színét a CuCl okozhatja. Szerző: Hans Braxmeier. Forrás: Pixabay.

Irodalom

1. Milek, JT és Neuberger, M. (1972). Rézklorid. In: Lineáris elektrooptikus moduláris anyagok. Springer, Boston, MA. Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
2. Lide, DR (szerkesztő) (2003). CRC kémia és fizika kézikönyve. 85 ^-én CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Abszorpciós / deszorpciós módszerek. Átfogó fémmetikus kémiában. 8. kötet. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
4. Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
5. Chandrashekhar, VC et al. (2018). A fémorganikus és koordinációs vegyületek közvetlen szintézisében a közelmúltban elért eredmények. A fémkomplexek közvetlen szintézisében. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
6. Kyushin, S. (2016). Szerves szilícium szintézis szerves szilícium klaszterek létrehozására. A szilíciumvegyületek előállításának hatékony módszereiben. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
7. Van Koten, G. és Noltes, JG (1982). Szerves kopper vegyületek. Átfogó fémmetikus kémiában. 2. kötet. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
8. Danieluk, D. et al. (2009). A nem szétszerelt és az oxigénnel adalékolt CuCl-filmek optikai tulajdonságai a szilikon szubsztrátumokon. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
9. Yin, B. és mtsai. (2014). Rézfólián pseudokapacitor elektródákhoz réz-klorid nanocube-ok. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
10. Kim, K. et al. (2018). Nagyon hatékony aromás amin ligandum / réz (I) -klorid-katalizátor-rendszer poli (2,6-dimetil-1,4-fenilén-éter) szintéziséhez. Polymers 2018, 10, 350. Helyreállítva: mdpi.com.
11. Wikipedia (2020). Réz (I) -klorid. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.