CLORURO DI RAME (I) (CUCL): STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI - CHIMICA - 2026

Il cloruro di rame (I) è un composto inorganico costituito da rame (Cu) e cloro (Cl). La sua formula chimica è CuCl. Il rame in questo composto ha una valenza di +1 e il cloro -1. È un solido cristallino bianco che, esposto a lungo all'aria, acquista un colore verdastro per ossidazione del rame (I) a rame (II).

Si comporta come l'acido di Lewis, richiedendo elettroni da altri composti che sono basi di Lewis, con i quali forma complessi o addotti stabili. Uno di questi composti è il monossido di carbonio (CO), quindi la capacità di legarsi tra i due viene utilizzata industrialmente per estrarre CO dai flussi di gas.

Cloruro di rame (I) purificato (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Ha proprietà ottiche che possono essere utilizzate nei semiconduttori emettitori di luce. Inoltre, i nanocubi CuCl hanno un grande potenziale per essere utilizzati nei dispositivi per immagazzinare energia in modo efficiente.

È utilizzato nell'arte della pirotecnica perché a contatto con una fiamma produce una luce blu-verde.

Struttura

CuCl è costituito dallo ione rameoso Cu ⁺ e dall'anione cloruro Cl ^- . La configurazione elettronica dello ione Cu ⁺ è:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

ed è perché il rame ha perso l'elettrone dal guscio 4s. Lo ione cloruro ha la configurazione:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Si può vedere che entrambi gli ioni hanno i loro gusci elettronici completi.

Questo composto cristallizza con simmetria cubica. L'immagine sotto mostra la disposizione degli atomi in un'unità cristallina. Le sfere rosa corrispondono al rame e le sfere verdi al cloro.

Struttura di CuCl. Autore: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

• Cloruro di rame (I)
• Cloruro rameoso
• Monocloruro di rame

Proprietà

Stato fisico

Solido cristallino bianco che a contatto prolungato con l'aria si ossida e diventa verde.

Peso molecolare

98,99 g / mol

Punto di fusione

430 ºC

Punto di ebollizione

Circa 1400 ºC.

Densità

4,137 g / cm ³

solubilità

Quasi insolubile in acqua: 0,0047 g / 100 g di acqua a 20 ° C. Insolubile in etanolo (C ₂ H ₅ OH) e acetone (CH ₃ (C = O) CH ₃ ).

Proprietà chimiche

È instabile in aria perché Cu ⁺ tende a ossidarsi a Cu ²⁺ . Nel tempo, si forma ossido rameico (CuO), idrossido rameoso (CuOH) o un ossicloruro complesso e il sale diventa verde.

Cloruro di rame (I) che è stato esposto all'ambiente e parzialmente ossidato. Può contenere CuO, CuOH e altri composti. Benjah-bmm27 / Pubblico dominio. Fonte: Wikimedia Commons.

In soluzione acquosa è anche instabile poiché si verifica simultaneamente una reazione di ossidazione e riduzione, formando rame metallico e ione rame (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl come acido di Lewis

Questo composto agisce chimicamente come acido di Lewis, il che significa che è affamato di elettroni, formando così addotti stabili con composti che possono fornirli.

È molto solubile in acido cloridrico (HCl), dove Cl ^- ioni comportano come donatori di elettroni e specie come CuCl ₂ ^- , CuCl ₃ ^2- e Cu ₂ Cl ₄ ^{2- sono formati} , tra gli altri.

Questa è una delle specie che si formano nelle soluzioni di CuCl in HCl. Autore: Marilú Stea.

Le soluzioni acquose di CuCl hanno la capacità di assorbire il monossido di carbonio (CO). Questo assorbimento può avvenire quando dette soluzioni sono sia acide, neutre o con ammoniaca (NH ₃ ).

In tali soluzioni si stima che si formino varie specie come Cu (CO) ⁺ , Cu (CO) ₃ ⁺ , Cu (CO) ₄ ⁺ , CuCl (CO) e ^- , che dipende dal mezzo.

Altre proprietà

Ha caratteristiche elettro-ottiche, bassa perdita ottica su un'ampia gamma dello spettro luminoso dal visibile all'infrarosso, basso indice di rifrazione e bassa costante dielettrica.

Ottenere

Il cloruro di rame (I) può essere ottenuto facendo reagire direttamente il rame metallico con il cloro gassoso ad una temperatura di 450-900 ° C. Questa reazione è applicata industrialmente.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Un composto riducente come acido ascorbico o anidride solforosa può anche essere utilizzato per convertire il cloruro di rame (II) in cloruro di rame (I). Ad esempio, nel caso di SO ₂ , viene ossidato ad acido solforico.

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

applicazioni

Nei processi di recupero della CO

La capacità delle soluzioni CuCl di assorbire e desorbire il monossido di carbonio viene utilizzata industrialmente per ottenere CO pura.

Ad esempio, il processo denominato COSORB utilizza cloruro di rame stabilizzato sotto forma di un sale complesso con alluminio (CuAlCl ₄ ), che si dissolve in un solvente aromatico come il toluene.

La soluzione assorbe CO da un flusso gassoso per separarlo da altri gas come CO ₂ , N ₂ e CH ₄ . La soluzione ricca di monossido viene quindi riscaldata a pressione ridotta (cioè inferiore a quella atmosferica) e la CO viene desorbita. Il gas recuperato in questo modo è di elevata purezza.

Struttura del monossido di carbonio in cui si osservano gli elettroni disponibili per il complesso con CuCl. Autore: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Questo processo consente di ottenere CO pura a partire da gas naturale riformato, carbone gassificato o gas derivati ​​dalla produzione di acciaio.

In catalisi

CuCl è utilizzato come catalizzatore per varie reazioni chimiche.

Ad esempio, la reazione dell'elemento germanio (Ge) con acido cloridrico (HCl) ed etilene (CH ₂ = CH ₂ ) può essere eseguita utilizzando questo composto. Viene anche utilizzato per la sintesi di composti di silicio organico e vari derivati ​​organici eterociclici di zolfo e azoto.

Un polimero di polifenilene etere può essere sintetizzato utilizzando un sistema di catalizzatore 4-amminopirina e CuCl. Questo polimero è molto utile per le sue proprietà meccaniche, basso assorbimento di umidità, ottimo isolamento dall'elettricità e resistenza al fuoco.

Nell'ottenere composti organici di rame

I composti di alchenilcuprato possono essere preparati facendo reagire un alchino terminale con una soluzione acquosa di CuCl e ammoniaca.

Nell'ottenere polimeri legati ai metalli

Il cloruro di rame (I) può coordinarsi con i polimeri, formando molecole complesse che fungono da catalizzatori e che combinano la semplicità di un catalizzatore eterogeneo con la regolarità di uno omogeneo.

Nei semiconduttori

Questo composto viene utilizzato per ottenere un materiale formato da γ-CuCl su silicio, che ha proprietà di fotoluminescenza con un alto potenziale da utilizzare come semiconduttore che emette fotoni.

Questi materiali sono ampiamente utilizzati in diodi emettitori di luce ultravioletta, diodi laser e rivelatori di luce.

Nei supercondensatori

Questo prodotto, ottenuto sotto forma di nanoparticelle cubiche o nanocubi, permette di realizzare supercondensatori, in quanto ha una velocità di carica eccezionale, un'elevata reversibilità e una piccola perdita di capacità.

I supercondensatori sono dispositivi di accumulo di energia che si distinguono per la loro elevata densità di potenza, funzionamento sicuro, cicli di carica e scarica rapidi, stabilità a lungo termine e rispettosi dell'ambiente.

I nanocubi CuCl potrebbero essere utilizzati nelle applicazioni di elettronica e di immagazzinamento dell'energia. Autore: Tide He. Fonte: Pixabay.

Altre app

Poiché CuCl emette luce blu-verde quando sottoposto a una fiamma, viene utilizzato per preparare fuochi d'artificio dove fornisce quel colore durante l'esecuzione di giochi pirotecnici.

Il colore verde di alcuni fuochi d'artificio può essere dovuto al CuCl. Autore: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

Riferimenti

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