- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Point d'ébullition
- Densité
- Solubilité
- Propriétés chimiques
- CuCl comme acide de Lewis
- Autres propriétés
- Obtention
- Applications
- Dans les processus de récupération de CO
- En catalyse
- Pour obtenir des composés organiques du cuivre
- Pour obtenir des polymères liés aux métaux
- Dans les semi-conducteurs
- Dans les supercondensateurs
- Autres applications
- Références
Le chlorure de cuivre (I) est un composé inorganique constitué de cuivre (Cu) et de chlore (Cl). Sa formule chimique est CuCl. Le cuivre dans ce composé a une valence de +1 et le chlore -1. C'est un solide cristallin blanc qui, lorsqu'il est exposé à l'air pendant une longue période, acquiert une couleur verdâtre en raison de l'oxydation du cuivre (I) en cuivre (II).
Il se comporte comme l'acide de Lewis, nécessitant des électrons d'autres composés qui sont des bases de Lewis, avec lesquels il forme des complexes ou des adduits stables. L'un de ces composés est le monoxyde de carbone (CO), de sorte que la capacité de se lier entre les deux est utilisée industriellement pour extraire le CO des flux de gaz.
Chlorure de cuivre (I) purifié (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Source: Wikimedia Commons.
Il possède des propriétés optiques utilisables dans les semi-conducteurs électroluminescents. En outre, les nanocubes de CuCl ont un grand potentiel pour être utilisés dans des dispositifs pour stocker efficacement l'énergie.
Il est utilisé dans l'art de la pyrotechnie car au contact d'une flamme, il produit une lumière bleu-vert.
Structure
CuCl est composé de l'ion cuivreux Cu + et de l'anion chlorure Cl -. La configuration électronique de l'ion Cu + est:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 0
et c'est parce que le cuivre a perdu l'électron de la coquille 4s. L'ion chlorure a la configuration:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
On peut voir que les deux ions ont leurs coques électroniques complètes.
Ce composé cristallise avec une symétrie cubique. L'image ci-dessous montre la disposition des atomes dans une unité cristalline. Les sphères roses correspondent au cuivre et les sphères vertes au chlore.
Structure de CuCl. Auteur: Benjah-bmm27. Source: Wikimedia Commons.
Nomenclature
- Chlorure de cuivre (I)
- Chlorure cuivreux
- Monochlorure de cuivre
Propriétés
État physique
Solide cristallin blanc qui, en contact prolongé avec l'air, s'oxyde et devient vert.
Poids moléculaire
98,99 g / mol
Point de fusion
430 ºC
Point d'ébullition
Environ 1400 ºC.
Densité
4,137 g / cm 3
Solubilité
Presque insoluble dans l'eau: 0,0047 g / 100 g d'eau à 20 ° C Insoluble dans l'éthanol (C 2 H 5 OH) et l'acétone (CH 3 (C = O) CH 3).
Propriétés chimiques
Il est instable dans l'air car Cu + a tendance à s'oxyder en Cu 2+. Au fil du temps, de l'oxyde cuivrique (CuO), de l'hydroxyde cuivreux (CuOH) ou un oxychlorure complexe se forment et le sel devient vert.
Chlorure de cuivre (I) qui a été exposé à l'environnement et partiellement oxydé. Peut contenir du CuO, du CuOH et d'autres composés. Benjah-bmm27 / Domaine public. Source: Wikimedia Commons.
En solution aqueuse, il est également instable car une réaction d'oxydation et de réduction se produit simultanément, formant des ions cuivre et cuivre (II) métalliques:
CuCl → Cu 0 + CuCl 2
CuCl comme acide de Lewis
Ce composé agit chimiquement comme l'acide de Lewis, ce qui signifie qu'il a faim d'électrons, formant ainsi des adduits stables avec des composés pouvant les fournir.
Il est très soluble dans l'acide chlorhydrique (HCl), où les ions Cl - se comportent comme des donneurs d'électrons et des espèces telles que CuCl 2 -, CuCl 3 2- et Cu 2 Cl 4 2- se forment, entre autres.
C'est l'une des espèces qui se forment dans les solutions de CuCl dans HCl. Auteur: Marilú Stea.
Les solutions aqueuses de CuCl ont la capacité d'absorber le monoxyde de carbone (CO). Cette absorption peut se produire lorsque lesdites solutions sont à la fois acides, neutres ou avec de l'ammoniaque (NH 3).
Dans de telles solutions, on estime que diverses espèces se forment telles que Cu (CO) +, Cu (CO) 3 +, Cu (CO) 4 +, CuCl (CO) et -, qui dépend du milieu.
Autres propriétés
Il présente des caractéristiques électro-optiques, une faible perte optique sur une large gamme du spectre lumineux du visible à l'infrarouge, un faible indice de réfraction et une faible constante diélectrique.
Obtention
Le chlorure de cuivre (I) peut être obtenu en faisant réagir directement du cuivre métallique avec du chlore gazeux à une température de 450-900 ° C. Cette réaction est appliquée industriellement.
2 Cu + Cl 2 → 2 CuCl
Un composé réducteur tel que l'acide ascorbique ou le dioxyde de soufre peut également être utilisé pour convertir le chlorure de cuivre (II) en chlorure de cuivre (I). Par exemple, dans le cas du SO 2, il est oxydé en acide sulfurique.
2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + H 2 SO 4 + 2 HCl
Applications
Dans les processus de récupération de CO
La capacité des solutions de CuCl à absorber et désorber le monoxyde de carbone est utilisée industriellement pour obtenir du CO pur.
Par exemple, le procédé appelé COSORB utilise du chlorure de cuivre stabilisé sous la forme d'un sel complexe avec de l'aluminium (CuAlCl 4), qui se dissout dans un solvant aromatique tel que le toluène.
La solution absorbe le CO d'un courant gazeux pour le séparer d'autres gaz tels que le CO 2, le N 2 et le CH 4. La solution riche en monoxyde est ensuite chauffée sous pression réduite (c'est-à-dire inférieure à la pression atmosphérique) et le CO est désorbé. Le gaz ainsi récupéré est de grande pureté.
Structure du monoxyde de carbone où les électrons disponibles pour se complexer avec CuCl sont observés. Auteur: Benjah-bmm27. Source: Wikimedia Commons.
Ce procédé permet d'obtenir du CO pur à partir de gaz naturel reformé, de charbon gazéifié ou de gaz issus de la production d'acier.
En catalyse
Le CuCl est utilisé comme catalyseur pour diverses réactions chimiques.
Par exemple, la réaction de l'élément germanium (Ge) avec du chlorure d'hydrogène (HCl) et de l'éthylène (CH 2 = CH 2) peut être réalisée à l'aide de ce composé. Il est également utilisé pour la synthèse de composés organiques du silicium et de divers dérivés organiques hétérocycliques du soufre et de l'azote.
Un polymère d'éther de polyphénylène peut être synthétisé en utilisant un système de catalyseur 4-aminopyrine et CuCl. Ce polymère est très utile pour ses propriétés mécaniques, sa faible absorption d'humidité, son excellente isolation contre l'électricité et sa résistance au feu.
Pour obtenir des composés organiques du cuivre
Les composés alcénylcuprates peuvent être préparés en faisant réagir un alcyne terminal avec une solution aqueuse de CuCl et d'ammoniac.
Pour obtenir des polymères liés aux métaux
Le chlorure de cuivre (I) peut se coordonner avec les polymères, formant des molécules complexes qui servent de catalyseurs et qui combinent la simplicité d'un catalyseur hétérogène avec la régularité d'un catalyseur homogène.
Dans les semi-conducteurs
Ce composé permet d'obtenir un matériau formé de γ-CuCl sur silicium, qui présente des propriétés de photoluminescence avec un potentiel élevé pour être utilisé comme semi-conducteur émetteur de photons.
Ces matériaux sont largement utilisés dans les diodes électroluminescentes ultraviolettes, les diodes laser et les détecteurs de lumière.
Dans les supercondensateurs
Ce produit, obtenu sous forme de nanoparticules cubiques ou de nanocubes, permet de fabriquer des supercondensateurs, car il présente une vitesse de charge exceptionnelle, une réversibilité élevée et une faible perte de capacité.
Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage d'énergie qui se distinguent par leur densité de puissance élevée, leur fonctionnement sûr, leurs cycles de charge et de décharge rapides, leur stabilité à long terme et leur respect de l'environnement.
Les nanocubes de CuCl pourraient être utilisés dans des applications électroniques et de stockage d'énergie. Auteur: Tide He. Source: Pixabay.
Autres applications
Étant donné que CuCl émet une lumière bleu-vert lorsqu'il est soumis à une flamme, il est utilisé pour préparer des feux d'artifice où il fournit cette couleur pendant l'exécution de la pyrotechnie.
La couleur verte de certains feux d'artifice peut être due au CuCl. Auteur: Hans Braxmeier. Source: Pixabay.
Références
- Milek, JT et Neuberger, M. (1972). Chlorure cuivreux. Dans: Matériaux modulaires électrooptiques linéaires. Springer, Boston, MA. Récupéré de link.springer.com.
- Lide, DR (éditeur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 e CRC Press.
- Sneeden, RPA (1982). Méthodes d'absorption / désorption. En chimie organométallique complète. Volume 8. Récupéré de sciencedirect.com.
- Cotton, F. Albert et Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie inorganique avancée. Quatrième édition. John Wiley et fils.
- Chandrashekhar, VC et al. (2018). Progrès récents dans la synthèse directe des composés organométalliques et de coordination. En synthèse directe de complexes métalliques. Récupéré de sciencedirect.com.
- Kyushin, S. (2016). Synthèse d'organosilicium pour la construction de grappes d'organosilicium. Dans des méthodes efficaces de préparation de composés de silicium. Récupéré de sciencedirect.com.
- Van Koten, G. et Noltes, JG (1982). Composés organocuivre. En chimie organométallique complète. Volume 2. Récupéré de sciencedirect.com.
- Danieluk, D. et coll. (2009). Propriétés optiques des films CuCl non dopés et dopés à l'oxygène sur des substrats de silicium. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Récupéré de link.springer.com.
- Yin, B. et coll. (2014). Nanocubes de chlorure cuivreux cultivés sur feuille de cuivre pour électrodes de pseudocondensateur. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Récupéré de link.springer.com.
- Kim, K. et coll. (2018). Un système de catalyseur ligand amine aromatique / chlorure de cuivre (I) très efficace pour la synthèse de poly (2,6-diméthyl-1,4-phénylène éther). Polymers 2018, 10, 350. Récupéré de mdpi.com.
- Wikipédia (2020). Chlorure de cuivre (I). Récupéré de en.wikipedia.org.