KUPFER (I) CHLORID (CUCL): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Das Kupferchlorid (I) ist eine anorganische Verbindung, die aus Kupfer (Cu) und Chlor (Cl) besteht. Seine chemische Formel lautet CuCl. Das Kupfer in dieser Verbindung hat eine Wertigkeit von +1 und das Chlor -1. Es ist ein weißer kristalliner Feststoff, der, wenn er längere Zeit Luft ausgesetzt wird, durch die Oxidation von Kupfer (I) zu Kupfer (II) eine grünliche Farbe annimmt.

Es verhält sich wie Lewis-Säure und benötigt Elektronen von anderen Verbindungen, die Lewis-Basen sind, mit denen es Komplexe oder stabile Addukte bildet. Eine dieser Verbindungen ist Kohlenmonoxid (CO), daher wird die Fähigkeit, zwischen beiden zu binden, industriell genutzt, um CO aus Gasströmen zu extrahieren.

Gereinigtes Kupfer (I) chlorid (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Es hat optische Eigenschaften, die in lichtemittierenden Halbleitern verwendet werden können. Darüber hinaus haben CuCl-Nanowürfel ein großes Potenzial für die Verwendung in Geräten zur effizienten Speicherung von Energie.

Es wird in der Kunst der Pyrotechnik verwendet, weil es in Kontakt mit einer Flamme ein blaugrünes Licht erzeugt.

Struktur

CuCl besteht aus dem Kupfer (I) -Ion Cu ⁺ und dem Chloridanion Cl ^- . Die Elektronenkonfiguration des Cu ⁺ -Ions ist:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

und das liegt daran, dass Kupfer das Elektron aus der 4s-Schale verloren hat. Das Chloridion hat die Konfiguration:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Es ist ersichtlich, dass beide Ionen ihre vollständigen elektronischen Schalen haben.

Diese Verbindung kristallisiert mit kubischer Symmetrie. Das Bild unten zeigt die Anordnung der Atome in einer kristallinen Einheit. Die rosa Kugeln entsprechen Kupfer und die grünen Kugeln Chlor.

Struktur von CuCl. Verfasser: Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

• Kupfer (I) chlorid
• Kupfer (I) chlorid
• Kupfermonochlorid

Eigenschaften

Körperlicher Status

Weißer kristalliner Feststoff, der bei längerem Kontakt mit Luft oxidiert und grün wird.

Molekulargewicht

98,99 g / mol

Schmelzpunkt

430 ºC

Siedepunkt

Ungefähr 1400 ºC.

Dichte

4,137 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser fast unlöslich: 0,0047 g / 100 g Wasser bei 20 ° C. Unlöslich in Ethanol (C ₂ H ₅ OH) und Aceton (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Chemische Eigenschaften

In Luft ist es instabil, da Cu ⁺ dazu neigt, zu Cu ²⁺ zu oxidieren . Im Laufe der Zeit wird Kupferoxid (CuO), Kupferhydroxid (CuOH) oder ein komplexes Oxychlorid gebildet und das Salz wird grün.

Kupfer (I) chlorid, das der Umwelt ausgesetzt und teilweise oxidiert wurde. Kann CuO, CuOH und andere Verbindungen enthalten. Benjah-bmm27 / Public Domain. Quelle: Wikimedia Commons.

In wässriger Lösung ist es auch instabil, da gleichzeitig eine Oxidations- und Reduktionsreaktion unter Bildung von metallischem Kupfer und Kupfer (II) -Ionen stattfindet:

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl als Lewis-Säure

Diese Verbindung wirkt chemisch als Lewis-Säure, was bedeutet, dass sie nach Elektronen hungert und so stabile Addukte mit Verbindungen bildet, die sie liefern können.

Es ist sehr gut löslich in Salzsäure (HCl), wo sich Cl ^- Ionen als Elektronendonoren verhalten und unter anderem Spezies wie CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- und Cu ₂ Cl ₄ ^{2- gebildet} werden.

Dies ist eine der Spezies, die sich in Lösungen von CuCl in HCl bilden. Verfasser: Marilú Stea.

Wässrige CuCl-Lösungen können Kohlenmonoxid (CO) absorbieren. Diese Absorption kann auftreten, wenn die Lösungen sowohl sauer als auch neutral oder mit Ammoniak (NH ₃ ) sind.

In solchen Lösungen wird geschätzt, dass verschiedene Spezies gebildet werden, wie Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) und ^- , was vom Medium abhängt.

Andere Eigenschaften

Es hat elektrooptische Eigenschaften, einen geringen optischen Verlust in einem weiten Bereich des Lichtspektrums von sichtbar bis infrarot, einen niedrigen Brechungsindex und eine niedrige Dielektrizitätskonstante.

Erhalten

Kupfer (I) -chlorid kann durch direkte Reaktion von Kupfermetall mit Chlorgas bei einer Temperatur von 450 bis 900 ° C erhalten werden. Diese Reaktion wird industriell angewendet.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Eine reduzierende Verbindung wie Ascorbinsäure oder Schwefeldioxid kann auch verwendet werden, um Kupfer (II) -chlorid in Kupfer (I) -chlorid umzuwandeln. Beispielsweise wird im Fall von SO ₂ zu Schwefelsäure oxidiert.

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

Anwendungen

In CO-Rückgewinnungsprozessen

Die Fähigkeit von CuCl-Lösungen, Kohlenmonoxid zu absorbieren und zu desorbieren, wird industriell genutzt, um reines CO zu erhalten.

Beispielsweise verwendet das als COSORB bezeichnete Verfahren stabilisiertes Kupferchlorid in Form eines komplexen Salzes mit Aluminium (CuAlCl ₄ ), das sich in einem aromatischen Lösungsmittel wie Toluol löst.

Die Lösung absorbiert CO aus einem Gasstrom, um es von anderen Gasen wie CO ₂ , N ₂ und CH ₄ zu trennen . Die monoxidreiche Lösung wird dann unter vermindertem Druck (dh unter Atmosphärendruck) erhitzt und das CO desorbiert. Das auf diese Weise gewonnene Gas ist von hoher Reinheit.

Struktur von Kohlenmonoxid, bei der die Elektronen beobachtet werden, die zur Komplexierung mit CuCl zur Verfügung stehen. Verfasser: Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.

Dieses Verfahren ermöglicht die Gewinnung von reinem CO ausgehend von reformiertem Erdgas, vergaseter Kohle oder Gasen aus der Stahlerzeugung.

In der Katalyse

CuCl wird als Katalysator für verschiedene chemische Reaktionen verwendet.

Beispielsweise kann die Reaktion des Elements Germanium (Ge) mit Chlorwasserstoff (HCl) und Ethylen (CH ₂ = CH ₂ ) unter Verwendung dieser Verbindung durchgeführt werden. Es wird auch zur Synthese von organischen Siliciumverbindungen und verschiedenen heterocyclischen organischen Schwefel- und Stickstoffderivaten verwendet.

Ein Polyphenylenetherpolymer kann unter Verwendung eines 4-Aminopyrin- und CuCl-Katalysatorsystems synthetisiert werden. Dieses Polymer ist sehr nützlich für seine mechanischen Eigenschaften, geringe Feuchtigkeitsaufnahme, ausgezeichnete Isolierung gegen Elektrizität und Feuerbeständigkeit.

Bei der Gewinnung von organischen Kupferverbindungen

Alkenylcupratverbindungen können hergestellt werden, indem ein terminales Alkin mit einer wässrigen Lösung von CuCl und Ammoniak umgesetzt wird.

Bei der Gewinnung von an Metalle gebundenen Polymeren

Kupfer (I) -chlorid kann sich mit Polymeren koordinieren und komplexe Moleküle bilden, die als Katalysatoren dienen und die Einfachheit eines heterogenen Katalysators mit der Regelmäßigkeit eines homogenen kombinieren.

In Halbleitern

Diese Verbindung wird verwendet, um ein durch γ-CuCl auf Silizium gebildetes Material zu erhalten, das Photolumineszenzeigenschaften mit einem hohen Potential aufweist, um als Photonen emittierender Halbleiter verwendet zu werden.

Diese Materialien werden häufig in UV-Leuchtdioden, Laserdioden und Lichtdetektoren verwendet.

In Superkondensatoren

Dieses Produkt, das in Form von kubischen Nanopartikeln oder Nanowürfeln erhalten wird, ermöglicht die Herstellung von Superkondensatoren, da es eine hervorragende Ladegeschwindigkeit, eine hohe Reversibilität und einen geringen Kapazitätsverlust aufweist.

Superkondensatoren sind Energiespeicher, die sich durch hohe Leistungsdichte, sicheren Betrieb, schnelle Lade- und Entladezyklen, Langzeitstabilität und Umweltfreundlichkeit auszeichnen.

CuCl-Nanowürfel könnten in Elektronik- und Energiespeicheranwendungen eingesetzt werden. Autor: Tide He. Quelle: Pixabay.

Andere Apps

Da CuCl blaugrünes Licht abgibt, wenn es einer Flamme ausgesetzt wird, wird es zur Herstellung von Feuerwerkskörpern verwendet, bei denen es während der Ausführung der Pyrotechnik diese Farbe liefert.

Die grüne Farbe einiger Feuerwerke kann auf CuCl zurückzuführen sein. Verfasser: Hans Braxmeier. Quelle: Pixabay.

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