El cloruro de cobre (II) es el compuesto químico con la fórmula química CuCl 2 . La forma anhidra es de color marrón amarillento, pero absorbe lentamente la humedad para formar un dihidrato azul verdoso .
Anhidro | |
Anhidro | |
Dihidrato | |
Nombres | |
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Otros nombres Cloruro cúprico | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
8128168 | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.028.373 |
Número CE |
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9300 | |
PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII |
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un numero | 2802 |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
CuCl 2 | |
Masa molar | 134,45 g / mol (anhidro) 170,48 g / mol (dihidrato) |
Apariencia | sólido amarillo-marrón (anhidro) sólido azul verdoso (dihidrato) |
Olor | inodoro |
Densidad | 3,386 g / cm 3 (anhidro) 2,51 g / cm 3 (dihidrato) |
Punto de fusion | 498 ° C (928 ° F; 771 K) (anhidro) 100 ° C (deshidratación de dihidrato) |
Punto de ebullición | 993 ° C (1.819 ° F; 1.266 K) (anhidro, se descompone) |
70,6 g / 100 ml (0 ° C) 75,7 g / 100 ml (25 ° C) 107,9 g / 100 ml (100 ° C) | |
Solubilidad | metanol: 68 g / 100 mL (15 ° C)
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+ 1080 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Estructura | |
estructura CdI 2 distorsionada | |
Octaédrico | |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | Fisher Scientific |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Declaraciones de peligro GHS | H301 , H302 , H312 , H315 , H318 , H319 , H335 , H400 , H410 , H411 |
Consejos de prudencia del SGA | P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P301 + 310 , P301 + 312 , P302 + 352 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P322 , P330 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P363 , P391 , P403 + 233 , P405 , P501 |
NFPA 704 (diamante de fuego) | 2 0 1 |
punto de inflamabilidad | No es inflamable |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 1 mg / m 3 (como Cu) [1] |
REL (recomendado) | TWA 1 mg / m 3 (como Cu) [1] |
IDLH (peligro inmediato) | TWA 100 mg / m 3 (como Cu) [1] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Fluoruro de cobre (II) Bromuro de cobre (II) |
Otros cationes | Cloruro de cobre (I) Cloruro de plata Cloruro de oro (III) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Tanto el anhidro y las formas de dihidrato ocurren naturalmente como los minerales muy raros tolbachite y eriochalcite , respectivamente. [2]
Estructura
El CuCl 2 anhidro adopta una estructura de yoduro de cadmio distorsionada . En este motivo, los centros de cobre son octaédricos . La mayoría de los compuestos de cobre (II) exhiben distorsiones de la geometría octaédrica idealizada debido al efecto Jahn-Teller , que en este caso describe la localización de un electrón d en un orbital molecular fuertemente antienlazante con respecto a un par de ligandos de cloruro. En CuCl 2 · 2H 2 O, el cobre vuelve a adoptar una geometría octaédrica muy distorsionada, los centros de Cu (II) están rodeados por dos ligandos de agua y cuatro ligandos de cloruro, que forman un puente asimétrico con otros centros de Cu. [3]
El cloruro de cobre (II) es paramagnético . De interés histórico, el CuCl 2 · 2H 2 O se utilizó en las primeras mediciones de resonancia paramagnética de electrones por Yevgeny Zavoisky en 1944. [4] [5]
Propiedades y reacciones
La solución acuosa preparada a partir de cloruro de cobre (II) contiene una variedad de complejos de cobre (II) según la concentración, la temperatura y la presencia de iones cloruro adicionales. Estas especies incluyen el color azul de [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ y el color amarillo o rojo de los complejos de haluro de fórmula [CuCl 2 + x ] x− . [6]
Hidrólisis
El hidróxido de cobre (II) precipita al tratar las soluciones de cloruro de cobre (II) con una base:
- CuCl 2 + 2 NaOH → Cu (OH) 2 + 2 NaCl
La hidrólisis parcial produce trihidróxido de cloruro de dicopper , Cu 2 (OH) 3 Cl, un fungicida popular.
Redox
El cloruro de cobre (II) es un oxidante suave. Se descompone en cloruro de cobre (I) y cloro gaseoso cerca de 1000 ° C:
- 2 CuCl 2 → 2 CuCl + Cl 2
El cloruro de cobre (II) (CuCl 2 ) reacciona con varios metales para producir cobre metálico o cloruro de cobre (I) (CuCl) con la oxidación del otro metal. Para convertir el cloruro de cobre (II) en cloruro de cobre (I), puede ser conveniente reducir una solución acuosa con dióxido de azufre como reductor:
- 2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + 2 HCl + H 2 SO 4
Complejos de coordinación
El CuCl 2 reacciona con HCl u otras fuentes de cloruro para formar iones complejos: el CuCl 3 rojo - (en realidad es un dímero, Cu 2 Cl 6 2− , un par de tetraedros que comparten un borde) y el CuCl verde o amarillo 4 2− . [7]
- CuCl
2+ Cl-
⇌ CuCl-
3 - CuCl
2+ 2 Cl-
⇌ CuCl2−
4
Algunos de estos complejos pueden cristalizarse a partir de una solución acuosa y adoptan una amplia variedad de estructuras.
El cloruro de cobre (II) también forma una variedad de complejos de coordinación con ligandos como amoníaco , piridina y óxido de trifenilfosfina :
- CuCl 2 + 2 C 5 H 5 N → [CuCl 2 (C 5 H 5 N) 2 ] (tetragonal)
- CuCl 2 + 2 (C 6 H 5 ) 3 PO → [CuCl 2 ((C 6 H 5 ) 3 PO) 2 ] (tetraédrico)
Sin embargo, los ligandos "blandos" como las fosfinas (por ejemplo, trifenilfosfina ), yoduro y cianuro , así como algunas aminas terciarias, inducen la reducción para dar complejos de cobre (I).
Preparación
El cloruro de cobre (II) se prepara comercialmente mediante la acción de la cloración del cobre. El cobre al rojo vivo (300-400 ° C) se combina directamente con cloro gaseoso, dando cloruro de cobre (II) (fundido). La reacción es muy exotérmica.
- Cu ( s ) + Cl 2 ( g ) → CuCl 2 ( l )
También es comercialmente práctico combinar óxido de cobre (II) con un exceso de cloruro de amonio a temperaturas similares, produciendo cloruro de cobre, amoníaco y agua: [ cita requerida ]
- CuO + 2NH 4 Cl → CuCl 2 + 2NH 3 + H 2 O
Aunque el metal de cobre en sí no puede oxidarse con ácido clorhídrico , las bases que contienen cobre como el hidróxido, el óxido o el carbonato de cobre (II) pueden reaccionar para formar CuCl 2 en una reacción ácido-base .
Una vez preparada, una solución de CuCl 2 puede purificarse por cristalización . Un método estándar toma la solución mezclada en ácido clorhídrico diluido caliente y hace que los cristales se formen al enfriarlos en un baño de hielo de cloruro de calcio (CaCl 2 ) . [8] [9]
Existen medios indirectos y raramente utilizados para usar iones de cobre en solución para formar cloruro de cobre (II). La electrólisis de cloruro de sodio acuoso con electrodos de cobre produce (entre otras cosas) una espuma azul verdosa que se puede recolectar y convertir en hidrato. Si bien esto generalmente no se hace debido a la emisión de cloro gaseoso tóxico y la prevalencia del proceso más general de cloro-álcali , la electrólisis convertirá el metal de cobre en iones de cobre en solución formando el compuesto. De hecho, cualquier solución de iones de cobre puede mezclarse con ácido clorhídrico y convertirse en cloruro de cobre mediante la eliminación de otros iones.
Ocurrencia natural
El cloruro de cobre (II) se encuentra naturalmente como el mineral anhidro muy raro tolbachita y la eriocalcita dihidrato. [2] Ambos se encuentran cerca de fumarolas y en algunas minas de Cu. [10] [11] [12] Más comunes son los oxihidróxido-cloruros mixtos como la atacamita Cu 2 (OH) 3 Cl, que surgen entre las zonas de oxidación de los lechos de mineral de Cu en climas áridos (también conocidos por algunas escorias alteradas).
Usos
Co-catalizador en el proceso Wacker
Una aplicación industrial importante del cloruro de cobre (II) es como cocatalizador con cloruro de paladio (II) en el proceso de Wacker . En este proceso, el eteno (etileno) se convierte en etanal (acetaldehído) usando agua y aire. Durante la reacción, el PdCl 2 se reduce a Pd y el CuCl 2 sirve para volver a oxidarlo a PdCl 2 . El aire puede entonces oxidar el CuCl resultante de nuevo a CuCl 2 , completando el ciclo.
- C 2 H 4 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 CHO + Pd + 2 HCl
- Pd + 2 CuCl 2 → 2 CuCl + PdCl 2
- 4 CuCl + 4 HCl + O 2 → 4 CuCl 2 + 2 H 2 O
El proceso general es:
- 2 C 2 H 4 + O 2 → 2 CH 3 CHO
Catalizador en la producción de cloro
El cloruro de cobre (II) se utiliza como catalizador en una variedad de procesos que producen cloro por oxicloración . El proceso Deacon tiene lugar a aproximadamente 400 a 450 ° C en presencia de un cloruro de cobre:
- 4 HCl + O 2 → 2 Cl 2 + 2 H 2 O
El cloruro de cobre (II) cataliza la cloración en la producción de cloruro de vinilo y dicloroetano . [13]
El cloruro de cobre (II) se usa en el ciclo de cobre-cloro en el que divide el vapor en un compuesto de oxígeno de cobre y cloruro de hidrógeno, y luego se recupera en el ciclo a partir de la electrólisis del cloruro de cobre (I).
Otras aplicaciones sintéticas orgánicas
El cloruro de cobre (II) tiene algunas aplicaciones altamente especializadas en la síntesis de compuestos orgánicos . [8] Efectúa la cloración de hidrocarburos aromáticos ; esto a menudo se realiza en presencia de óxido de aluminio . Es capaz de clorar la posición alfa de los compuestos carbonílicos : [14]
Esta reacción se realiza en un disolvente polar como dimetilformamida (DMF), a menudo en presencia de cloruro de litio , que acelera la reacción.
El CuCl 2 , en presencia de oxígeno , también puede oxidar fenoles . El producto principal se puede dirigir para dar una quinona o un producto acoplado de la dimerización oxidativa. El último proceso proporciona una ruta de alto rendimiento al 1,1-binaftol : [15]
Dichos compuestos son intermediarios en la síntesis de BINAP y sus derivados.
El cloruro de cobre (II) dihidrato promueve la hidrólisis de acetónidos , es decir, la desprotección para regenerar dioles [16] o aminoalcoholes , como en este ejemplo (donde TBDPS = terc -butildifenilsililo ): [17]
CuCl 2 también cataliza la adición de radicales libres de cloruros de sulfonilo a alquenos ; la alfa-clorosulfona puede entonces experimentar eliminación con una base para dar un producto vinil sulfona . [ cita requerida ]
Usos de nicho
El cloruro de cobre (II) también se utiliza en pirotecnia como colorante azul / verde. En una prueba de llama , los cloruros de cobre, como todos los compuestos de cobre, emiten azul verdoso.
En las tarjetas indicadoras de humedad (HIC), se pueden encontrar en el mercado HIC de color marrón a azul sin cobalto (base de cloruro de cobre (II)). En 1998, la Comunidad Europea (CE) clasificó los artículos que contienen cloruro de cobalto (II) de 0.01 a 1% p / p como T (Tóxico), con la correspondiente frase R de R49 (puede causar cáncer si se inhala). Como consecuencia, se han desarrollado nuevas tarjetas indicadoras de humedad sin cobalto que contienen cobre.
Seguridad
El cloruro de cobre (II) puede ser tóxico. La Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . Solo permite concentraciones inferiores a 5 ppm en el agua potable .
Referencias
- ^ a b c Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0150" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ a b Marlene C. Morris, Howard F. McMurdie, Eloise H. Evans, Boris Paretzkin, Harry S. Parker y Nicolas C. Panagiotopoulos (1981) Hidrato de cloruro de cobre (eriocalcita) , en Patrones nacionales de polvo de difracción de rayos X estándar Oficina de Normas, Monografía 25, Sección 18; página 33.
- ^ Wells, AF (1984) Química inorgánica estructural, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 .
- ^ Peter Baláž (2008). Mecanoquímica en Nanociencia e Ingeniería de Minerales . Saltador. pag. 167. ISBN 978-3-540-74854-0.
- ^ Marina Brustolon (2009). Resonancia paramagnética de electrones: una caja de herramientas para el practicante . John Wiley e hijos. pag. 3. ISBN 978-0-470-25882-8.
- ^ Greenwood, NN y Earnshaw, A. (1997). Química de los elementos (2ª ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4 .
- ^ Naida S. Gill; FB Taylor (1967). Complejos Tetrahalo de Metales Dipositivos en la Primera Serie de Transición . Síntesis inorgánica. 9 . págs. 136-142. doi : 10.1002 / 9780470132401.ch37 . ISBN 978-0-470-13240-1.
- ^ a b S. H. Bertz, EH Fairchild, en Manual de reactivos para síntesis orgánica, Volumen 1: Reactivos, auxiliares y catalizadores para la formación de enlaces CC , (RM Coates, SE Dinamarca, eds.), págs. 220-3, Wiley, Nuevo York, 1738.
- ^ WLF Armarego; Christina Li Lin Chai (22 de mayo de 2009). Purificación de productos químicos de laboratorio ( extracto de Google Books ) (6ª ed.). Butterworth-Heinemann. pag. 461. ISBN 978-1-85617-567-8.
- ^ https://www.mindat.org/min-3990.html
- ^ https://www.mindat.org/min-1398.html
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ H.Wayne Richardson, "Compuestos de cobre" en Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2005, Wiley-VCH, Weinheim, doi : 10.1002 / 14356007.a07_567
- ^ CE Castro; EJ Gaughan; DC Owsley (1965). "Halogenaciones de haluro cúprico". Revista de Química Orgánica . 30 (2): 587. doi : 10.1021 / jo01013a069 .
- ^ J. Brussee; JLG Groenendijk; JM Koppele; ACA Jansen (1985). "Sobre el mecanismo de formación de s (-) - (1, 1'-binaftaleno) -2,2'-diol a través de complejos de amina de cobre (II)". Tetraedro . 41 (16): 3313. doi : 10.1016 / S0040-4020 (01) 96682-7 .
- ^ Chandrasekhar, M .; Kusum L. Chandra; Vinod K. Singh (2003). "Síntesis total de (+) - boronolida, (+) - desacetilboronolida y (+) - dideacetilboronolida". Revista de Química Orgánica . 68 (10): 4039–4045. doi : 10.1021 / jo0269058 . PMID 12737588 .
- ^ Krishna, Palakodety Radha; G. Dayaker (2007). "Una síntesis total estereoselectiva de (-) - andrachcinidina a través de un protocolo de metátesis cruzada de olefinas". Letras de tetraedro . Elsevier. 48 (41): 7279–7282. doi : 10.1016 / j.tetlet.2007.08.053 .
Otras lecturas
- Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- Lide, David R. (1990). Manual CRC de química y física: un libro de referencia de datos químicos y físicos . Boca Ratón: CRC Press. ISBN 0-8493-0471-7.
- The Merck Index , séptima edición, Merck & Co, Rahway, Nueva Jersey, EE. UU., 1960.
- D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements , Macmillan Press, Londres, 1973.
- AF Wells, Química inorgánica estructural , 5a ed., Oxford University Press, Oxford, Reino Unido, 1984.
- J. March, Advanced Organic Chemistry , 4ª ed., Pág. 723, Wiley, Nueva York, 1992.
- Fieser & Fieser Reagents for Organic Synthesis Volumen 5, p158, Wiley, Nueva York, 1975.
- DW Smith (1976). "Clorocupratos (II)". Revisiones de química de coordinación . 21 (2-3): 93-158. doi : 10.1016 / S0010-8545 (00) 80445-2 .
enlaces externos
- Cloruro de cobre en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
- Cloruro de cobre (II) - Descripción e imágenes
- Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja de datos de cobre y compuestos