النحاس (1) كلوريد (CUCL): الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات - كيمياء - 2024

و كلوريد النحاس (I) هو مركب غير العضوية التي تتكون من النحاس (النحاس) والكلور (الكلور). صيغته الكيميائية هي CuCl. النحاس في هذا المركب له تكافؤ +1 والكلور -1. وهي مادة صلبة بلورية بيضاء ، عند تعرضها للهواء لفترة طويلة ، تكتسب لونًا أخضر بسبب أكسدة النحاس (I) إلى النحاس (II).

إنه يتصرف مثل حمض لويس ، حيث يتطلب إلكترونات من مركبات أخرى تشكل قواعد لويس ، والتي تشكل معقدات أو مقاربات مستقرة. أحد هذه المركبات هو أول أكسيد الكربون (CO) ، لذلك يتم استخدام القدرة على الارتباط بينهما صناعيًا لاستخراج ثاني أكسيد الكربون من تيارات الغاز.

كلوريد النحاس المنقى (I) (CuCl) Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لها خصائص بصرية يمكن استخدامها في أشباه الموصلات الباعثة للضوء. علاوة على ذلك ، تتمتع الأنابيب النانوية CuCl بإمكانيات كبيرة لاستخدامها في الأجهزة لتخزين الطاقة بكفاءة.

يتم استخدامه في فن الألعاب النارية لأنه عند ملامسته للهب ينتج ضوءًا أزرق وأخضر.

بناء

يتكون CuCl من أيون نحاسي Cu ⁺ وأنيون كلوريد Cl ^-. التكوين الإلكتروني لأيون Cu ⁺ هو:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

وذلك لأن النحاس فقد الإلكترون من غلاف 4 ثانية. يحتوي أيون الكلوريد على التكوين:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

يمكن ملاحظة أن كلا الأيونات لهما غلاف إلكتروني كامل.

يتبلور هذا المركب مع تناظر مكعب. توضح الصورة أدناه ترتيب الذرات في وحدة بلورية. الكرات الوردية تتوافق مع النحاس والمجالات الخضراء للكلور.

هيكل CuCl المؤلف: Benjah-bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

• كلوريد النحاس (I)
• كلوريد النحاس
• أحادي كلوريد النحاس

الخصائص

الحالة الفيزيائية

مادة صلبة بلورية بيضاء تتأكسد عند التلامس الطويل مع الهواء وتتحول إلى اللون الأخضر.

الوزن الجزيئي الغرامي

98.99 جم / مول

نقطة الانصهار

430 درجة مئوية

نقطة الغليان

حوالي 1400 درجة مئوية.

كثافة

4.137 جم / سم ³

الذوبان

يكاد يكون غير قابل للذوبان في الماء: 0.0047 جم / 100 جم من الماء عند 20 درجة مئوية. غير قابل للذوبان في الإيثانول (C ₂ H ₅ OH) والأسيتون (CH ₃ (C = O) CH ₃).

الخواص الكيميائية

إنه غير مستقر في الهواء لأن Cu ⁺ يميل إلى الأكسدة إلى Cu ²⁺. بمرور الوقت ، يتكون أكسيد النحاس (CuO) أو هيدروكسيد النحاس (CuOH) أو أوكسي كلوريد معقد ويتحول الملح إلى اللون الأخضر.

كلوريد النحاس (I) الذي تعرض للبيئة وأكسد جزئيًا. قد تحتوي على CuO و CuOH ومركبات أخرى. Benjah-bmm27 / Public domain. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

في المحلول المائي ، يكون أيضًا غير مستقر حيث يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال في وقت واحد ، مما يؤدي إلى تكوين النحاس المعدني وأيون النحاس (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl مثل حمض لويس

يعمل هذا المركب كيميائيًا مثل حمض لويس ، مما يعني أنه متعطش للإلكترونات ، وبالتالي تكوين روابط مستقرة مع المركبات التي يمكن أن توفرها.

وهو قابل للذوبان جدا في حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك)، حيث الكلور ^- الأيونات تتصرف الجهات المانحة الإلكترون والأنواع مثل CuCl ₂ ^- ، CuCl ₃ ^2- والنحاس ₂ الكلورين ₄ ^{2- تتشكل} ، وغيرها.

هذا هو أحد الأنواع التي تتشكل في محاليل CuCl في حمض الهيدروكلوريك. المؤلف: Marilú Stea.

تمتلك محاليل CuCl المائية القدرة على امتصاص أول أكسيد الكربون (CO). يمكن أن يحدث هذا الامتصاص عندما تكون المحاليل المذكورة حمضية أو متعادلة أو بها أمونيا (NH ₃).

في مثل هذه الحلول تشير التقديرات إلى أن يتم تشكيل أنواع مختلفة مثل النحاس (CO) ⁺ والنحاس (CO) ₃ ⁺ والنحاس (CO) ₄ ⁺ ، CuCl (CO) و ^- الذي يعتمد على المتوسط.

خصائص أخرى

يتميز بخصائص كهروضوئية ، وفقدان بصري منخفض في نطاق واسع من طيف الضوء من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء ، ومعامل الانكسار المنخفض وثابت العزل الكهربائي المنخفض.

الحصول

يمكن الحصول على كلوريد النحاس (I) عن طريق التفاعل المباشر لمعدن النحاس مع غاز الكلور عند درجة حرارة 450-900 درجة مئوية. يتم تطبيق هذا التفاعل صناعيًا.

2 نحاس + كل ₂ → 2 كلوريد الصوديوم

يمكن أيضًا استخدام مركب مختزل مثل حمض الأسكوربيك أو ثاني أكسيد الكبريت لتحويل النحاس (II) كلوريد إلى كلوريد النحاس (I). على سبيل المثال ، في حالة SO ₂ ، يتأكسد إلى حمض الكبريتيك.

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

التطبيقات

في عمليات استرداد ثاني أكسيد الكربون

تُستخدم قدرة محاليل CuCl على امتصاص وامتصاص أول أكسيد الكربون صناعيًا للحصول على ثاني أكسيد الكربون النقي.

على سبيل المثال ، تستخدم العملية المسماة COSORB كلوريد النحاس المستقر على شكل ملح معقد مع الألومنيوم (CuAlCl ₄) ، والذي يذوب في مذيب عطري مثل التولوين.

يمتص المحلول ثاني أكسيد الكربون من تيار غازي لفصله عن الغازات الأخرى مثل CO ₂ و N ₂ و CH ₄. بعد ذلك يتم تسخين المحلول الغني بأول أكسيد تحت ضغط منخفض (أي تحت الغلاف الجوي) ويتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون. الغاز المستعاد بهذه الطريقة ذو نقاوة عالية.

هيكل أول أكسيد الكربون حيث لوحظت الإلكترونات المتاحة مع كلوريد النحاس المركب. المؤلف: Benjah-bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تسمح هذه العملية بالحصول على ثاني أكسيد الكربون النقي بدءًا من الغاز الطبيعي المُعاد تشكيله أو الفحم المُغويز أو الغازات المشتقة من إنتاج الفولاذ.

في الحفز

يستخدم CuCl كمحفز للتفاعلات الكيميائية المختلفة.

على سبيل المثال ، يمكن إجراء تفاعل عنصر الجرمانيوم (Ge) مع كلوريد الهيدروجين (HCl) والإيثيلين (CH ₂ = CH ₂) باستخدام هذا المركب. كما أنها تستخدم لتخليق مركبات السيليكون العضوية ومشتقات النيتروجين والكبريت العضوي غير المتجانسة.

يمكن تصنيع بوليمر إثير بوليفينلين باستخدام نظام محفز 4-أمينوبيرين و CuCl. هذا البوليمر مفيد للغاية لخصائصه الميكانيكية ، وامتصاص الرطوبة المنخفض ، والعزل الممتاز من الكهرباء ومقاومة الحريق.

في الحصول على مركبات النحاس العضوية

يمكن تحضير مركبات Alkenylcuprate عن طريق تفاعل ألكين طرفي مع محلول مائي من CuCl والأمونيا.

في الحصول على البوليمرات المرتبطة بالمعادن

يمكن أن ينسق كلوريد النحاس (I) مع البوليمرات ، مكونًا جزيئات معقدة تعمل كمحفزات وتجمع بين بساطة محفز غير متجانس وانتظام عامل حفاز متجانس.

في أشباه الموصلات

يستخدم هذا المركب للحصول على مادة مكونة من γ-CuCl على السيليكون ، والتي لها خصائص التلألؤ الضوئي مع إمكانية عالية لاستخدامها كأشباه الموصلات الباعثة للفوتون.

تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في الثنائيات الباعثة للأشعة فوق البنفسجية ، وثنائيات الليزر ، وأجهزة الكشف عن الضوء.

في المكثفات الفائقة

هذا المنتج ، الذي تم الحصول عليه على شكل جسيمات نانوية مكعبة أو أنابيب نانوية ، يجعل من الممكن تصنيع المكثفات الفائقة ، حيث يتميز بسرعة شحن رائعة ، وقابلية انعكاس عالية ، وفقدان بسيط في السعة.

المكثفات الفائقة هي أجهزة تخزين الطاقة التي تتميز بكثافة الطاقة العالية ، والتشغيل الآمن ، ودورات الشحن والتفريغ السريعة ، والاستقرار على المدى الطويل ، وهي صديقة للبيئة.

يمكن استخدام الأنابيب النانوية CuCl في تطبيقات الإلكترونيات وتخزين الطاقة. المؤلف: تايد هي. المصدر: Pixabay.

تطبيقات أخرى

نظرًا لأن CuCl ينبعث الضوء الأزرق والأخضر عند تعرضه للهب ، فإنه يُستخدم لإعداد الألعاب النارية حيث يوفر هذا اللون أثناء تنفيذ الألعاب النارية.

قد يكون اللون الأخضر لبعض الألعاب النارية بسبب CuCl. المؤلف: هانز براكسمير. المصدر: Pixabay.

المراجع

1. ميلك ، جي تي ونيوبرغر ، إم (1972). كلوريد نحاسي. في: المواد التركيبية الخطية. سبرينغر ، بوسطن ، ماساتشوستس. تعافى من link.springer.com.
2. Lide ، DR (محرر) (2003). كتيب CRC للكيمياء والفيزياء. 85 ^تشرين CRC برس.
3. سنيدين ، RPA (1982). طرق الامتصاص / الامتصاص. في الكيمياء العضوية الفلزية الشاملة. المجلد 8. تم الاسترجاع من sciencedirect.com.
4. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
5. شاندراشيخار ، VC وآخرون. (2018). التطورات الحديثة في التوليف المباشر للمركبات العضوية الفلزية والتنسيقية. في التوليف المباشر للمجمعات المعدنية. تعافى من sciencedirect.com.
6. كيوشن ، س. (2016). تخليق السليكون العضوي لبناء مجموعات السليكون العضوي. في طرق فعالة لتحضير مركبات السيليكون. تعافى من sciencedirect.com.
7. فان كوتين ، جي ونولتس ، جي جي (1982). مركبات النحاس العضوي. في الكيمياء العضوية الفلزية الشاملة. المجلد 2. تم الاسترجاع من sciencedirect.com.
8. دانيالوك ، د. وآخرون. (2009). الخصائص البصرية لأفلام CuCl غير المشبعة والأكسجين المخدر على ركائز السيليكون. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. تعافى من link.springer.com.
9. يين ، ب. وآخرون. (2014). الأنابيب النانوية النحاسية لكلوريد النحاسي المزروعة على رقائق النحاس من أجل الأقطاب الكاذبة. نانو مايكرو ليت. 6 ، 340-346 (2014). تعافى من link.springer.com.
10. كيم ، ك وآخرون. (2018). نظام محفز أمين عطري عالي الكفاءة / نظام محفز كلوريد النحاس (I) لتخليق بولي (2،6-ثنائي ميثيل-1،4-فينيلين إيثر). البوليمرات 2018 ، 10 ، 350. تم الاسترجاع من mdpi.com.
11. ويكيبيديا (2020). كلوريد النحاس (I). تعافى من en.wikipedia.org.