Хлорид меди(I) (химическая формула — CuCl) — неорганическая бинарная медная соль хлороводородной кислоты.
При стандартных условиях, хлорид меди(I) — это белый или зеленоватый порошок, практически нерастворимый в воде (0,0062 г/100 мл при 20 °C). Зеленоватую окраску придают примеси хлорида меди(II). Ядовит.
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.
Химические свойства
- При кипячении суспензии монохлорида меди происходит реакция диспропорционирования:
- Монохлорид меди обратимо растворяется в соляной кислоте с образованием комплексного соединения:
- Монохлорид меди устойчив в сухом воздухе, но во влажном начинает окисляться до основного хлорида (придающего кристаллам зелёный цвет):
- В кислой среде окисление приводит к образованию нормальных солей:
- Окисление хлорида меди(I) проводится и в горячей концентрированной азотной кислоте:
- Аммиачные растворы монохлорида меди поглощают ацетилен с образованием красного осадка ацетиленида меди(I):
- Кислые растворы монохлорида меди обратимо поглощают окись углерода:
Получение
В природе монохлорид меди встречается в виде редкого минерала «нантокит» (названного в честь села Нантоко, Чили), который благодаря подмеси атакамита часто окрашен в зелёный цвет.
В промышленности монохлорид меди получают следующими способами:
1) 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}}}2) 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 }}}Данный способ получения широко распространён в лабораторной практике.
3) Очень чистый хлорид меди(I) получают 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}}}}4) Хлорид меди(I) получают при взаимодействии меди и различных окислителей (например, O2, HNO3 или 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}}}5) Восстановление сульфат 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}}}}6) 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}^{-}}}}7) Конпропорционирование:
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}}}}8) Термическое разложение дихлорида меди:
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}}}}Применение
- Промежуточный продукт при производстве меди;
- Поглотитель газов при очистке ацетилена, а также угарного газа в газовом анализе;
- Катализатор в органическом синтезе, например при окислительном хлорировании метана или этилена, в производстве акрилонитрила;
- Антиоксидант для растворов целлюлозы.
Физиологическое действие
Ядовит. Может привести к тяжёлым отравлениям в очень больших количествах. В связи с этим, хлорид меди(I) относится ко 2-му классу токсичности (высокоопасен). Является ирритантом.
ЛД50 для крыс составляет 140 мг/кг (при пероральном введении).