VARŠ (I) HLORĪDS (CUCL): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Vara hlorīds (I) , ir neorganisks savienojums, kas sastāv no vara (Cu) un hlora (Cl). Tās ķīmiskā formula ir CuCl. Šī savienojuma vara valence ir +1 un hlora -1. Tā ir balta kristāliska cieta viela, kas, ilgstoši pakļaujoties gaisam, iegūst zaļganu krāsu vara (I) oksidācijas rezultātā par varu (II).

Tas uzvedas kā Lūisa skābe, pieprasa elektronus no citiem savienojumiem, kas ir Lūisa bāzes, ar kuriem tā veido kompleksus vai stabilus adduktus. Viens no šiem savienojumiem ir oglekļa monoksīds (CO), tāpēc spēja saistīties starp diviem tiek izmantota rūpnieciski, lai iegūtu CO no gāzes plūsmām.

Attīrīts vara (I) hlorīds (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Avots: Wikimedia Commons.

Tam ir optiskas īpašības, ko var izmantot gaismas izstarojošos pusvadītājos. Turklāt CuCl nanokubiem ir liels potenciāls, lai tos izmantotu ierīcēs, ar kurām efektīvi uzglabāt enerģiju.

To izmanto pirotehnikas mākslā, jo, nonākot saskarē ar liesmu, tas izstaro zili zaļu gaismu.

Uzbūve

CuCl veido vara vara jons Cu ⁺ un hlorīda anjons Cl ^- . Cu ⁺ jonu elektronu konfigurācija ir:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

un tas ir tāpēc, ka varš zaudēja elektronu no 4s apvalka. Hlorīda jonam ir šāda konfigurācija:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Var redzēt, ka abiem joniem ir pilnīgi elektroniski apvalki.

Šis savienojums izkristalizējas ar kubiskā simetriju. Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts atomu izvietojums kristāliskajā vienībā. Rozā sfēras atbilst varam, bet zaļās sfēras - hloram.

CuCl struktūra. Autors: Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

• Vara (I) hlorīds
• Vara hlorīds
• Vara monohlorīds

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Balta kristāliska cieta viela, kas ilgstošā saskarē ar gaisu oksidējas un kļūst zaļa.

Molekulārais svars

98,99 g / mol

Kušanas punkts

430 ºC

Vārīšanās punkts

Aptuveni 1400 ºC.

Blīvums

4,137 g / cm ³

Šķīdība

Gandrīz nešķīst ūdenī: 0,0047 g / 100 g ūdens 20 ° C temperatūrā. Nešķīst etanolā (C ₂ H ₅ OH) un acetons (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Ķīmiskās īpašības

Tas ir nestabils gaisā, jo Cu ^{+ ir} tendence oksidēties līdz Cu ²⁺ . Laika gaitā veidojas vara oksīds (CuO), vara hidroksīds (CuOH) vai komplekss oksihlorīds, un sāls kļūst zaļš.

Vara (I) hlorīds, kas ir ticis pakļauts videi un daļēji oksidēts. Var saturēt CuO, CuOH un citus savienojumus. Benjah-bmm27 / Publiskais īpašums. Avots: Wikimedia Commons.

Ūdens šķīdumā tas ir arī nestabils, jo vienlaikus notiek oksidācijas un reducēšanās reakcija, veidojot metālisku varu un vara (II) jonus:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl kā Lūisa skābe

Šis savienojums ķīmiski darbojas kā Lūisa skābe, kas nozīmē, ka tas ir izsalcis pēc elektroniem, tādējādi veidojot stabilus adduktus ar savienojumiem, kas tos var nodrošināt.

Tas ir ļoti labi šķīst sālsskābē (HCl), kur Cl ^- joni uzvesties kā elektronu donoru un sugām, piemēram, CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- un Cu ₂ Cl ₄ ^{2- veidojas} , among others.

Šī ir viena no sugām, kas veidojas CuCl šķīdumos HCl. Autors: Marilú Stea.

CuCl ūdens šķīdumiem ir spēja absorbēt oglekļa monoksīdu (CO). Šī absorbcija var notikt, ja minētie šķīdumi ir skābi, neitrāli vai ar amonjaku (NH ₃ ).

Šādos risinājumos tiek lēsts, ka veidojas dažādas sugas, piemēram, Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) un ^- , kas ir atkarīgas no barotnes.

Citas īpašības

Tam ir elektrooptiskie raksturlielumi, zems optiskais zudums plašā gaismas spektra diapazonā no redzama līdz infrasarkanai, ar zemu refrakcijas indeksu un zemu dielektrisko konstantu.

Iegūšana

Varu (I) hlorīdu var iegūt, tieši reaģējot ar vara metālu un hlora gāzi 450-900 ° C temperatūrā. Šī reakcija tiek izmantota rūpnieciski.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Vara (II) hlorīda pārvēršanai vara (I) hlorīdā var izmantot arī reducējošu savienojumu, piemēram, askorbīnskābi vai sēra dioksīdu. Piemēram, SO ₂ gadījumā tas tiek oksidēts līdz sērskābei.

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

Lietojumprogrammas

CO reģenerācijas procesos

CuCl šķīdumu spēja absorbēt un desorbēt oglekļa monoksīdu tiek izmantota rūpnieciski, lai iegūtu tīru CO.

Piemēram, procesu, ko dēvē COSORB lietojumi stabilizēts vara hlorīdu veidā kompleksu sāls ar alumīniju (CuAlCl ₄ ), kas izšķīst aromātiskā šķīdinātājā, piemēram, toluola.

Šķīdums absorbē CO no gāzveida plūsmas, lai to atdalītu no citām gāzēm, piemēram, CO ₂ , N ₂ un CH ₄ . Pēc tam ar monoksīdiem bagātais šķīdums tiek uzkarsēts pazeminātā spiedienā (tas ir, zem atmosfēras spiediena) un CO desorbēts. Šādā veidā atgūtai gāzei ir augsta tīrība.

Oglekļa monoksīda struktūra, kurā novēro elektronus, kas ir kompleksi ar CuCl. Autors: Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.

Šis process ļauj iegūt tīru CO, sākot ar reformētu dabasgāzi, gāzētām oglēm vai gāzēm, kas iegūtas tērauda ražošanā.

Katalīzē

CuCl izmanto kā katalizatoru dažādām ķīmiskām reakcijām.

Piemēram, reakcija elementa germānija (Ge) ar hlorūdeņraža (HCl) un etilēna (CH ₂ = CH ₂ ) var veikt, izmantojot šo savienojumu. To izmanto arī organisko silīcija savienojumu un dažādu heterociklisko organiskā sēra un slāpekļa atvasinājumu sintēzei.

Polifenilētera ētera polimēru var sintezēt, izmantojot 4-aminopirīna un CuCl katalizatora sistēmu. Šis polimērs ir ļoti noderīgs tā mehānisko īpašību, zemas mitruma absorbcijas, lieliskas elektrības izolācijas un ugunsizturības dēļ.

Organisko vara savienojumu iegūšanā

Alkenilkupuprāta savienojumus var pagatavot, reaģējot terminālo alkēnu ar CuCl un amonjaka ūdens šķīdumu.

Iegūstot polimērus, kas saistīti ar metāliem

Vara (I) hlorīds var koordinēt darbību ar polimēriem, veidojot sarežģītas molekulas, kuras kalpo par katalizatoriem un kuras apvieno heterogēna katalizatora vienkāršību ar viendabīga regularitāti.

Pusvadītājos

Šo savienojumu izmanto, lai iegūtu materiālu, ko veido γ-CuCl uz silīcija un kam piemīt fotoluminiscences īpašības ar lielu potenciālu, lai to izmantotu kā fotonu izstarojošu pusvadītāju.

Šie materiāli tiek plaši izmantoti ultravioletās gaismas izstarošanas diodēs, lāzera diodēs un gaismas detektoros.

Superkondensatoros

Šis produkts, kas iegūts kubisko nanodaļiņu vai nanokubu formā, ļauj ražot superkondensatorus, jo tam ir izcils uzlādes ātrums, augsta atgriezeniskums un nelieli kapacitātes zudumi.

Superkondensatori ir enerģijas uzkrāšanas ierīces, kas izceļas ar lielu enerģijas blīvumu, ekspluatācijas drošību, ātru uzlādes un izlādes ciklu, ilgtermiņa stabilitāti un ir videi draudzīgas.

CuCl nanokubus varētu izmantot elektronikā un enerģijas uzkrāšanas lietojumos. Autors: Tide He. Avots: Pixabay.

Citas lietotnes

Tā kā CuCl, nonākot liesmā, izstaro zili zaļu gaismu, to izmanto uguņošanas ierīču sagatavošanai, ja tas pirotehnikas izpildes laikā nodrošina šo krāsu.

Dažu uguņošanas ierīču zaļo krāsu var izraisīt CuCl. Autors: Hans Braxmeier. Avots: Pixabay.

Atsauces

1. Mileks, JT un Neubergers, M. (1972). Hidrohlorīds. In: Lineāri elektrooptiski modulāri materiāli. Springers, Bostona, MA. Atgūts no saites.springer.com.
2. Lide, DR (redaktors) (2003). CRC ķīmijas un fizikas rokasgrāmata. 85 ^th CRC Press.
3. Sašūts, RPA (1982). Absorbcijas / desorbcijas metodes. Vispārējā organometāliskajā ķīmijā. 8. sējums. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
4. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
5. Chandrashekhar, VC et al. (2018). Jaunākie sasniegumi organometālu un koordinācijas savienojumu tiešā sintēzē. Metālu kompleksu tiešā sintēzē. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Organiskā silīcija sintēze organiskā silīcija kopu veidošanai. Efektīvās silīcija savienojumu sagatavošanas metodēs. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Van Kotens, G. un Noltes, JG (1982). Organisko kaulu savienojumi. Vispārējā organometāliskajā ķīmijā. Sējums 2. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
8. Danieluk, D. et al. (2009). Neapstrādātu un ar skābekli leģētu CuCl plēvju optiskās īpašības uz silīcija substrātiem. J Mater Sci: Mater Elektrons (2009) 20: 76-80. Atgūts no saites.springer.com.
9. Yin, B. et al. (2014). Vara kausa hlorīda nanokubi, kas izaudzēti uz plēves kondensatora elektrodu vara folijas. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Atgūts no saites.springer.com.
10. Kim, K. et al. (2018). Ļoti efektīva aromātisko amīnu ligandu / vara (I) hlorīdu katalizatora sistēma poli (2,6-dimetil-1,4-fenilētera) sintēzei. Polimēri 2018, 10, 350. Atgūts no vietnes mdpi.com.
11. Vikipēdija (2020). Vara (I) hlorīds. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.