Cloreto de cobre (I) (CuCl): estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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o cloreto de cobre (I) É um composto inorgânico formado por cobre (Cu) e cloro (Cl). Sua fórmula química é CuCl. O cobre neste composto tem valência +1 e cloro -1. É um sólido cristalino branco que, quando exposto ao ar por um longo tempo, adquire uma coloração esverdeada devido à oxidação do cobre (I) a cobre (II).

Ele se comporta como o ácido de Lewis, exigindo elétrons de outros compostos que são bases de Lewis, com os quais forma complexos ou adutos estáveis. Um desses compostos é o monóxido de carbono (CO), portanto, a capacidade de ligação entre os dois é usada industrialmente para extrair CO de fluxos gasosos.

Possui propriedades ópticas que podem ser utilizadas em semicondutores emissores de luz. Além disso, os nanocubos de CuCl têm grande potencial para serem usados em dispositivos para armazenar energia de forma eficiente.

É utilizado na arte da pirotecnia porque em contato com uma chama produz uma luz azul esverdeada.

Estrutura

CuCl é formado pelo íon cuproso Cu⁺ e ânion cloreto de Cl^–. A configuração eletrônica do íon Cu⁺ isto é:

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s⁰

e é porque o cobre perdeu o elétron da camada 4s. O íon cloreto tem a configuração:

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶

Pode-se observar que ambos os íons possuem suas conchas eletrônicas completas.

Este composto cristaliza com simetria cúbica. A imagem abaixo mostra a disposição dos átomos em uma unidade cristalina. As esferas rosa correspondem ao cobre e as verdes ao cloro.

Nomenclatura

Cloreto de cobre (I)
Cloreto cuproso
Monocloreto de cobre

Propriedades

Estado físico

Sólido branco cristalino que em contato prolongado com o ar oxida e fica verde.

Peso molecular

98,99 g / mol

Ponto de fusão

430 ºC

Ponto de ebulição

Aproximadamente 1400 ºC.

Densidade

4.137 g / cm³

Solubilidade

Quase insolúvel em água: 0,0047 g / 100 g de água a 20 ° C. Insolúvel em etanol (C₂H₅OH) e acetona (CH₃(C = O) CH₃).

Propriedades quimicas

É instável no ar porque Cu⁺ tende a oxidar a Cu²⁺. Com o tempo, óxido cúprico (CuO), hidróxido cúprico (CuOH) ou um oxicloreto complexo é formado e o sal torna-se verde.

Em solução aquosa também é instável porque uma reação de oxidação e redução ocorre simultaneamente, formando cobre metálico e íon cobre (II):

CuCl → Cu⁰ + CuCl₂

CuCl como ácido de Lewis

Este composto age quimicamente como ácido de Lewis, o que significa que ele tem fome de elétrons, formando adutos estáveis com compostos que podem fornecê-los.

É muito solúvel em ácido clorídrico (HCl), onde os íons Cl^– eles se comportam como doadores de elétrons e espécies como CuCl são formadas₂^–, CuCl₃^2- e cu₂Cl₄^2-, entre outras.

As soluções aquosas de CuCl têm a capacidade de absorver monóxido de carbono (CO). Esta absorção pode ocorrer quando ditas soluções são ácidas, neutras ou com amônia (NH₃).

Em tais soluções estima-se que várias espécies são formadas como Cu (CO)⁺, Cu (CO)₃⁺, Cu (CO)₄⁺, CuCl (CO) e [Cu (CO) Cl₂]^–, que depende do meio.

Outras propriedades

Possui características eletro-ópticas, baixa perda óptica em uma ampla faixa do espectro de luz do visível ao infravermelho, baixo índice de refração e baixa constante dielétrica.

Obtendo

O cloreto de cobre (I) pode ser obtido pela reação direta do cobre metálico com cloro gasoso a uma temperatura de 450-900 ° C. Esta reação é aplicada industrialmente.

2 Cu + Cl₂ → 2 CuCl

Um composto redutor como ácido ascórbico ou dióxido de enxofre também pode ser usado para converter cloreto de cobre (II) em cloreto de cobre (I). Por exemplo, no caso do sistema operacional₂, ele se oxida em ácido sulfúrico.

2 CuCl₂ + SO₂ + 2 H₂O → 2 CuCl + H₂SW₄ + 2 HCl

Formulários

Em processos de recuperação de CO

A capacidade das soluções de CuCl de absorver e dessorver monóxido de carbono é usada industrialmente para obter CO puro.

Por exemplo, o processo denominado COSORB usa cloreto de cobre estabilizado na forma de um sal complexo com alumínio (CuAlCl₄), que se dissolve em um solvente aromático, como o tolueno.

A solução absorve CO de uma corrente gasosa para separá-lo de outros gases como o CO₂, N₂ e CH₄. A solução rica em monóxido é então aquecida sob pressão reduzida (isto é, abaixo da atmosférica) e o CO é dessorvido. O gás recuperado desta forma é de alta pureza.

Este processo permite obter CO puro a partir do gás natural reformado, carvão gaseificado ou gases derivados da produção de aço.

Em catálise

CuCl é usado como um catalisador para várias reações químicas.

Por exemplo, a reação do elemento germânio (Ge) com cloreto de hidrogênio (HCl) e etileno (CH₂= CH₂) pode ser feito usando este composto. É também usado para a síntese de compostos orgânicos de silício e vários derivados de enxofre e nitrogênio orgânicos heterocíclicos.

Um polímero de éter polifenileno pode ser sintetizado usando um sistema de catalisador de 4-aminopirina e CuCl. Este polímero é muito útil por suas propriedades mecânicas, baixa absorção de umidade, excelente isolamento contra eletricidade e resistência ao fogo.

Na obtenção de compostos orgânicos de cobre

Os compostos de alquenilcuprato podem ser preparados fazendo reagir um alcino terminal com uma solução aquosa de CuCl e amônia.

Na obtenção de polímeros ligados a metais

O cloreto de cobre (I) pode coordenar-se com polímeros, formando moléculas complexas que servem como catalisadores e que combinam a simplicidade de um catalisador heterogêneo com a regularidade de um homogêneo.

Em semicondutores

Este composto é utilizado na obtenção de um material formado por γ-CuCl sobre silício, que possui propriedades fotoluminescentes com alto potencial para ser utilizado como semicondutor emissor de fótons.

Esses materiais são amplamente utilizados em diodos emissores de luz ultravioleta, diodos de laser e detectores de luz.

Em supercapacitores

Este produto, obtido na forma de nanopartículas cúbicas ou nanocubos, possibilita a fabricação de supercondensadores, pois possui uma velocidade de carregamento excelente, alta reversibilidade e baixa perda de capacitância.

Os supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia que se destacam por sua alta densidade de potência, operação segura, ciclos rápidos de carga e descarga, estabilidade de longo prazo e são ecologicamente corretos.

Outros aplicativos

Como o CuCl emite luz azul esverdeada quando submetido a uma chama, ele é usado para preparar fogos de artifício onde fornece essa cor durante a execução de pirotecnia.

Referências

Milek, J.T. e Neuberger, M. (1972). Cloreto Cuproso. In: Linear Electrooptic Modular Materials. Springer, Boston, MA. Recuperado de link.springer.com.
Lide, D.R. (editor) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85^º CRC Press.
Sneeden, R.P.A. (1982). Métodos de absorção / dessorção. Em Comprehensive Organometallic Chemistry. Volume 8. Recuperado de sciencedirect.com.
Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
Chandrashekhar, V.C. et al. (2018). Avanços recentes na síntese direta de compostos organometálicos e de coordenação. In Direct Synthesis of Metal Complexes. Recuperado de sciencedirect.com.
Kyushin, S. (2016). Síntese de Organossilício para Construção de Agrupamentos de Organossilício. Em Métodos Eficientes para Preparar Compostos de Silício. Recuperado de sciencedirect.com.
Van Koten, G. e Noltes, J.G. (1982). Compostos organocobre. Em Comprehensive Organometallic Chemistry. Volume 2. Recuperado de sciencedirect.com.
Danieluk, D. et al. (2009). Propriedades ópticas de filmes de CuCl não dopados e dopados com oxigênio em substratos de silício. J Mater Sci: Mater Electron (2009) 20: 76-80. Recuperado de link.springer.com.
Yin, B. et al. (2014). Nanocubos de cloreto cuproso cultivados em folha de cobre para eletrodos de pseudocapacitores. Nano-Micro Lett. 6, 340-346 (2014). Recuperado de link.springer.com.
Kim, K. et al. (2018). Um sistema catalisador de ligante de amina aromática / cloreto de cobre (I) altamente eficiente para a síntese de poli (éter 2,6-dimetil-1,4-fenileno). Polymers 2018, 10, 350. Recuperado de mdpi.com.
Wikipedia (2020). Cloreto de cobre (I). Recuperado de en.wikipedia.org.