ĐỒNG (I) CLORUA (CUCL): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các clorua đồng (I) là một hợp chất vô cơ bao gồm đồng (Cu) và clo (Cl). Công thức hóa học của nó là CuCl. Đồng trong hợp chất này có hóa trị +1 và clo là -1. Nó là chất rắn kết tinh màu trắng, khi tiếp xúc lâu với không khí sẽ có màu xanh lục do quá trình oxi hóa đồng (I) thành đồng (II).

Nó hoạt động giống như axit Lewis, yêu cầu các điện tử từ các hợp chất khác là bazơ Lewis, với nó tạo phức hoặc các chất cộng bền. Một trong những hợp chất này là carbon monoxide (CO), vì vậy khả năng liên kết giữa hai chất này được sử dụng trong công nghiệp để tách CO từ các dòng khí.

Đồng (I) clorua (CuCl) tinh khiết. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

Nó có đặc tính quang học có thể được sử dụng trong chất bán dẫn phát sáng. Hơn nữa, ống nano CuCl có tiềm năng lớn được sử dụng trong các thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả.

Nó được sử dụng trong nghệ thuật bắn pháo hoa vì khi tiếp xúc với ngọn lửa, nó tạo ra ánh sáng xanh lam.

Kết cấu

CuCl được tạo thành từ ion Cu ⁺ và anion clorua Cl ^- . Cấu hình electron của ion Cu ⁺ là:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

và đó là do đồng bị mất electron khỏi lớp vỏ 4s. Ion clorua có cấu hình:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Có thể thấy rằng cả hai ion đều có lớp vỏ điện tử hoàn chỉnh của chúng.

Hợp chất này kết tinh với đối xứng lập phương. Hình ảnh dưới đây cho thấy sự sắp xếp của các nguyên tử trong một đơn vị tinh thể. Các quả cầu màu hồng tương ứng với đồng và các quả cầu màu xanh lá cây tương ứng với clo.

Cấu tạo của CuCl. Tác giả: Benjah-bmm27. Nguồn: Wikimedia Commons.

Danh pháp

• Đồng (I) clorua
• Clorua cuprous
• Đồng đơn sắc

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn kết tinh màu trắng tiếp xúc lâu với không khí sẽ bị oxy hóa và chuyển sang màu xanh lục.

Trọng lượng phân tử

98,99 g / mol

Độ nóng chảy

430 ºC

Điểm sôi

Khoảng 1400 ºC.

Tỉ trọng

4,137 g / cm ³

Độ hòa tan

Hầu như không tan trong nước: 0,0047 g / 100 g nước ở 20 ° C. Không tan trong etanol (C ₂ H ₅ OH) và axeton (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Tính chất hóa học

Nó không bền trong không khí vì Cu ⁺ có xu hướng bị oxi hóa thành Cu ²⁺ . Theo thời gian, oxit cốc (CuO), hiđroxit cốc (CuOH) hoặc oxyclorua phức tạp được hình thành và muối chuyển sang màu xanh lục.

Đồng (I) clorua đã tiếp xúc với môi trường và bị oxi hóa một phần. Có thể chứa CuO, CuOH và các hợp chất khác. Benjah-bmm27 / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong dung dịch nước, nó cũng không bền vì phản ứng oxi hóa và phản ứng khử xảy ra đồng thời, tạo thành đồng kim loại và ion đồng (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl là axit Lewis

Hợp chất này hoạt động hóa học như axit Lewis, có nghĩa là nó đói các electron, do đó tạo thành các chất cộng bền với các hợp chất có thể cung cấp chúng.

Nó rất dễ hòa tan trong axit clohydric (HCl), trong đó các ion Cl ^- hoạt động như các chất cho điện tử và các loại như CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- và Cu ₂ Cl ₄ ^{2- được hình thành} , trong số những chất khác.

Đây là một trong những chất tạo thành trong dung dịch CuCl trong HCl. Tác giả: Marilú Stea.

Dung dịch nước CuCl có khả năng hấp thụ cacbon monoxit (CO). Sự hấp thụ này có thể xảy ra khi các dung dịch nói trên đều có tính axit, trung tính hoặc với amoniac (NH ₃ ).

Trong các dung dịch như vậy, người ta ước tính có nhiều loại khác nhau được tạo thành như Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) và ^- , tùy thuộc vào môi trường.

Các tài sản khác

Nó có các đặc điểm điện quang, suy hao quang thấp trên một phạm vi rộng của phổ ánh sáng từ khả kiến ​​đến hồng ngoại, chiết suất thấp và hằng số điện môi thấp.

Thu được

Đồng (I) clorua có thể thu được bằng cách cho kim loại đồng phản ứng trực tiếp với khí clo ở nhiệt độ 450-900 ° C. Phản ứng này được ứng dụng trong công nghiệp.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Một hợp chất khử như axit ascorbic hoặc sulfur dioxide cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi đồng (II) clorua thành đồng (I) clorua. Ví dụ, trong trường hợp SO ₂ , nó bị oxi hóa thành axit sunfuric.

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

Các ứng dụng

Trong quy trình thu hồi CO

Khả năng hấp thụ và khử hấp thụ cacbon monoxit của dung dịch CuCl được sử dụng trong công nghiệp để thu được CO tinh khiết.

Ví dụ, quy trình được gọi là COSORB sử dụng clorua đồng ổn định ở dạng muối phức với nhôm (CuAlCl ₄ ), hòa tan trong dung môi thơm như toluen.

Dung dịch này hấp thụ CO từ một dòng khí để tách nó ra khỏi các khí khác như CO ₂ , N ₂ và CH ₄ . Sau đó, dung dịch giàu monoxit được đun nóng dưới áp suất giảm (nghĩa là dưới không khí) và CO được khử hấp thụ. Khí được thu hồi theo cách này có độ tinh khiết cao.

Cấu trúc của cacbon monoxit trong đó các điện tử sẵn sàng tạo phức với CuCl được quan sát. Tác giả: Benjah-bmm27. Nguồn: Wikimedia Commons.

Quá trình này cho phép thu được CO tinh khiết bắt đầu từ khí thiên nhiên đã được cải tạo, than khí hóa hoặc các loại khí có nguồn gốc từ quá trình sản xuất thép.

Trong xúc tác

CuCl được dùng làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa học khác nhau.

Ví dụ, phản ứng của nguyên tố gecmani (Ge) với hiđro clorua (HCl) và etylen (CH ₂ = CH ₂ ) có thể được thực hiện bằng cách sử dụng hợp chất này. Nó cũng được sử dụng để tổng hợp các hợp chất silic hữu cơ và các dẫn xuất nitơ và lưu huỳnh hữu cơ dị vòng khác nhau.

Một polyme ete polyphenylene có thể được tổng hợp bằng cách sử dụng hệ thống chất xúc tác 4-aminopyrine và CuCl. Polyme này rất hữu ích vì các đặc tính cơ học của nó, độ hút ẩm thấp, cách điện tuyệt vời và khả năng chống cháy.

Trong việc thu được các hợp chất đồng hữu cơ

Các hợp chất alkylcuprat có thể được điều chế bằng cách cho một alkyne đầu cuối phản ứng với dung dịch nước của CuCl và amoniac.

Để thu được các polyme liên kết với kim loại

Đồng (I) clorua có thể phối hợp với các polyme, tạo thành các phân tử phức tạp dùng làm chất xúc tác và kết hợp tính đơn giản của chất xúc tác dị thể với tính đều đặn của chất đồng nhất.

Trong chất bán dẫn

Hợp chất này được sử dụng để thu được một vật liệu được tạo bởi γ-CuCl trên silic, có đặc tính phát quang với khả năng cao được sử dụng làm chất bán dẫn phát ra photon.

Những vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong điốt phát quang tia cực tím, điốt laze và máy dò ánh sáng.

Trong siêu tụ điện

Sản phẩm này, thu được dưới dạng các hạt nano khối hoặc ống nano, có khả năng sản xuất siêu tụ điện, vì nó có tốc độ sạc vượt trội, khả năng đảo ngược cao và tổn thất điện dung nhỏ.

Siêu tụ điện là thiết bị lưu trữ năng lượng nổi bật với mật độ năng lượng cao, an toàn khi vận hành, chu kỳ sạc và xả nhanh, ổn định lâu dài và thân thiện với môi trường.

Ống nano CuCl có thể được sử dụng trong các ứng dụng điện tử và lưu trữ năng lượng. Tác giả: Tide He. Nguồn: Pixabay.

Những ứng dụng khác

Vì CuCl phát ra ánh sáng xanh lục khi tiếp xúc với ngọn lửa nên nó được sử dụng để điều chế pháo hoa, nơi nó cung cấp màu sắc đó trong quá trình bắn pháo hoa.

Màu xanh của một số loại pháo hoa có thể là do CuCl. Tác giả: Hans Braxmeier. Nguồn: Pixabay.

Người giới thiệu

1. Milek, JT và Neuberger, M. (1972). Clorua Cuprous. Trong: Vật liệu môđun điện tuyến tính. Springer, Boston, MA. Được khôi phục từ link.springer.com.
2. Lide, DR (chủ biên) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Lần ^thứ 85 CRC Press.
3. Sneeden, RPA (1982). Các phương pháp hấp thụ / giải hấp. Trong Hóa học Cơ kim Toàn diện. Tập 8. Được khôi phục từ sciisedirect.com.
4. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
5. Chandrashekhar, VC và cộng sự. (2018). Những tiến bộ gần đây trong việc tổng hợp trực tiếp các hợp chất cơ kim và phối trí. Trong tổng hợp trực tiếp các phức kim loại. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Kyushin, S. (2016). Tổng hợp Organosilicon để xây dựng các cụm Organosilicon. Trong các phương pháp hiệu quả để điều chế hợp chất silicon. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
7. Van Koten, G. và Noltes, JG (1982). Các hợp chất hữu cơ. Trong Hóa học Cơ kim Toàn diện. Tập 2. Được khôi phục từ sciisedirect.com.
8. Danieluk, D. và cộng sự. (2009). Tính chất quang học của màng CuCl pha tạp chất và oxy trên nền silic. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Được khôi phục từ link.springer.com.
9. Yin, B. et al. (2014). Ống Nano Cuprous Chloride Mọc trên Lá Đồng cho Điện cực Tụ điện giả. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Được khôi phục từ link.springer.com.
10. Kim, K. và cộng sự. (2018). Hệ thống xúc tác hỗn hợp amin thơm / đồng (I) clorua hiệu quả cao để tổng hợp Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ete). Polyme 2018, 10, 350. Được khôi phục từ mdpi.com.
11. Wikipedia (năm 2020). Đồng (I) clorua. Khôi phục từ en.wikipedia.org.