15.03.2021

Хлорид меди(I)


Хлорид меди(I) — бинарное химическое соединение, медная соль хлороводородной кислоты.

Представляет собой белый или зеленоватый порошок, практически нерастворимый в воде (0,0062 г/100 мл при 20 °C). Зеленоватую окраску придают примеси хлорида меди(II).

История открытия

Впервые хлорид меди(I) был получен Робертом Бойлем в 1666 году, из хлорида ртути(II) и металлической меди:

H g C l 2 + 2 C u ⟶   2 C u C l + H g {displaystyle {mathsf {HgCl_{2}+2Culongrightarrow 2CuCl+Hg}}}

В 1799 году, Джозеф Луи Пруст успешно отделил дихлорид меди от монохлорида и описал эти соединения. Это было достигнуто путём нагревания CuCl2 в бескислородной среде, в результате чего хлорид меди(II) потерял половину связанного хлора. После этого он удалил остатки дихлорида меди от хлорида меди(I) и промыл водой.

2 C u C l 2 → t ∘   2 C u C l + C l 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2CuCl_{2}{xrightarrow {t^{circ }}} 2CuCl+Cl_{2}uparrow }}}

Физические свойства

Монохлорид меди образует кристаллы белого цвета, кубической сингонии, пространственная группа F 43m, параметры ячейки a = 0,5418 нм, Z = 4, структура типа ZnS. При нагревании кристаллы синеют. При температуре 408 °C CuCl переходит в модификацию гексагональной сингонии, пространственная группа P 63mc, параметры ячейки a = 0,391 нм, c = 0,642 нм, Z = 4.

Монохлорид меди плавится и кипит без разложения. В парах молекулы полностью ассоциированы (димеры с незначительной примесью тримеров), поэтому формулу вещества иногда записывают как Cu2Cl2.

Плохо растворим в воде (0,062% при 20 °C), но хорошо в растворах хлоридов щелочных металлов и соляной кислоте. Так в насыщенном растворе NaCl растворимость CuCl составляет 8% при 40 °C и 15% при 90 °C. Водный раствор аммиака растворяет CuCl с образованием бесцветного комплексного соединения [Cu(NH3)2]Cl.

Получение

В природе монохлорид меди встречается в виде редкого минерала нантокит (по названию села Нантоко, Чили), который благодаря подмеси атакамита часто окрашен в зелёный цвет.

В промышленности монохлорид меди получают несколькими способами:

  • Хлорирование избытка меди, взвешенной в расплавленном CuCl:
2 C u + C l 2 → 450 o C   2 C u C l {displaystyle {mathsf {2Cu+Cl_{2}{xrightarrow {450^{o}C}} 2CuCl}}}
  • Восстановление CuCl2 медью в подкисленном растворе:
C u + C u C l 2 → 80 o C , H C l   2 C u C l ↓ {displaystyle {mathsf {Cu+CuCl_{2}{xrightarrow {80^{o}C,HCl}} 2CuCldownarrow }}}

В лабораторной практике последний метод также широко распространён.

  • Очень чистый препарат получается при взаимодействии меди с газообразным хлористым водородом:
2 C u + 2 H C l → 500 − 600 o C   2 C u C l + H 2 {displaystyle {mathsf {2Cu+2HCl{xrightarrow {500-600^{o}C}} 2CuCl+H_{2}}}}
  • Похожая реакция идёт в растворе в присутствии окислителей (O2, HNO3, KClO3):
4 C u + 4 H C l + O 2 → 70 − 80 o C   4 C u C l + 2 H 2 O {displaystyle {mathsf {4Cu+4HCl+O_{2}{xrightarrow {70-80^{o}C}} 4CuCl+2H_{2}O}}}
  • Удобен способ восстановления меди(II) диоксидом серы:
2 C u S O 4 + 2 N a C l + S O 2 + 2 H 2 O   →         2 C u C l ↓ + 2 H 2 S O 4 + N a 2 S O 4 {displaystyle {mathsf {2CuSO_{4}+2NaCl+SO_{2}+2H_{2}O {xrightarrow { }} 2CuCldownarrow +2H_{2}SO_{4}+Na_{2}SO_{4}}}}
  • Восстановление сульфитом при избытке хлоридов:
2 C u 2 + + 2 C l − + 3 S O 3 2 − + H 2 O   →         2 C u C l ↓ + S O 4 2 − + 2 H S O 3 − {displaystyle {mathsf {2Cu^{2+}+2Cl^{-}+3SO_{3}^{2-}+H_{2}O xrightarrow { } 2CuCldownarrow +SO_{4}^{2-}+2HSO_{3}^{-}}}}
  • Возможна реакция конпропорционирования:
C u S O 4 + C u + 2 N a C l   → 70 o C , H C l   2 C u C l ↓ + N a 2 S O 4 {displaystyle {mathsf {CuSO_{4}+Cu+2NaCl {xrightarrow {70^{o}C,HCl}} 2CuCldownarrow +Na_{2}SO_{4}}}}
  • Возможно получение монохлорида меди термическим разложением дихлорида:
2 C u C l 2 → ∼ 1000 o C   2 C u C l + C l 2 {displaystyle {mathsf {2CuCl_{2}{xrightarrow {sim 1000^{o}C}} 2CuCl+Cl_{2}}}}

Химические свойства

  • При кипячении суспензии монохлорида меди происходит реакция диспропорционирования:
2 C u C l   → 100 o C   C u C l 2 + C u {displaystyle {mathsf {2CuCl {xrightarrow {100^{o}C}} CuCl_{2}+Cu}}}
  • Монохлорид меди обратимо растворяется в соляной кислоте с образованием комплексного соединения:
C u C l + H C l   ⇄   H [ C u C l 2 ] {displaystyle {mathsf {CuCl+HCl ightleftarrows H[CuCl_{2}]}}}
  • Монохлорид меди устойчив в сухом воздухе, но во влажном начинает окисляться до основного хлорида (который и придаёт кристаллам зелёный цвет):
4 C u C l + O 2 + 2 H 2 O   →         4 C u C l ( O H ) {displaystyle {mathsf {4CuCl+O_{2}+2H_{2}O {xrightarrow { }} 4CuCl(OH)}}}
  • В кислой среде окисление приводит к образованию нормальных солей:
4 C u C l + 4 H C l + O 2   → 95 o C   4 C u C l 2 + 2 H 2 O {displaystyle {mathsf {4CuCl+4HCl+O_{2} {xrightarrow {95^{o}C}} 4CuCl_{2}+2H_{2}O}}}
  • Окисление можно проводить и горячей концентрированной азотной кислотой:
C u C l + 3 H N O 3   →   τ     C u ( N O 3 ) 2 + H C l + N O 2 ↑ + H 2 O {displaystyle {mathsf {CuCl+3HNO_{3} {xrightarrow { au }} Cu(NO_{3})_{2}+HCl+NO_{2}uparrow +H_{2}O}}}
  • Аммиачные растворы монохлорида меди поглощают ацетилен с образованием красного осадка:
2 C u C l + C 2 H 2 + 2 N H 3   →       C u 2 C 2 ↓ + 2 N H 4 C l {displaystyle {mathsf {2CuCl+C_{2}H_{2}+2NH_{3} {xrightarrow { }} Cu_{2}C_{2}downarrow +2NH_{4}Cl}}}
  • Кислые растворы монохлорида меди обратимо поглощают окись углерода:
C u C l + C O   ⇄   C u C l ⋅ C O {displaystyle {mathsf {CuCl+CO ightleftarrows CuClcdot CO}}}

Применение

  • Монохлорид меди — промежуточный продукт при производстве меди.
  • Поглотитель газов при очистке ацетилена, а также CO в газовом анализе.
  • Катализатор в органическом синтезе, например при окислительном хлорировании метана или этилена, в производстве акрилонитрила.
  • Антиоксидант для растворов целлюлозы.

Физиологическое действие

  • Хлорид меди (I) ядовит. Может привести к тяжёлым отравлениям в очень больших количествах.
  • Относится ко 2-му классу токсичности (высокоопасен).
  • ЛД50 для крыс составляет 140 мг/кг (при пероральном введении).





Яндекс.Метрика