氯化銅

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氯化銅
IUPAC名
Copper(II) chloride
Cupric chloride
別名 氯化銅(II)
識別
CAS號 7447-39-4
[7447-39-4] (無水)
[10125-13-0] (二水)
RTECS GL7000000
性質
化學式 CuCl2
摩爾質量 (無水)134.45 g/mol
(二水)170.48 g·mol⁻¹
外觀 藍綠色固體(二水)
黃棕色固體(無水)
密度 3.386 g/cm³ (固)
熔點 100°C 失結晶水
沸點 993°C 分解
溶解性 70.6 g/100 mL (0 °C)
75.7 g/100 mL (25 °C)
溶解性乙醇 53 g/100 mL (15 °C)
結構
晶體結構 變形CdI2結構
配位幾何 八面體
危險性
MSDS ScienceLab.com
歐盟分類 未列明
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
1
 
閃點 不可燃
相關物質
其他陰離子 氟化銅溴化銅碘化亞銅
其他陽離子 氯化亞銅氯化銀三氯化金
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

氯化銅(II)的氯化物,化學式為CuCl2。它是黃棕色固體,在空氣中緩慢吸收水分生成藍綠色的二水合物。自然界中氯化銅存在於很稀有的水氯銅礦中。

結構[編輯]

無水CuCl2為變形碘化鎘結構。由於姜-泰勒效應的緣故,涉及一對配體時,一個d電子定域在強反鍵分子軌道中,因此大多數銅(II)化合物都與理想的八面體型結構有偏差。在CuCl2(H2O)2中,銅為高度變形的八面體構型,被兩個水分子和四個氯離子配體所包圍,配體還與其他Cu原子不對稱橋聯[1]

性質[編輯]

氯化銅在水溶液中生成藍色的[Cu(H2O)6]2+和黃紅色的鹵素配離子[CuCl2+x]x-。濃的CuCl2溶液中含有這些帶色離子,呈混合色綠色;稀溶液的顏色則與溫度有關,100°C時為綠色,室溫下為藍色。[2] 氯化銅在火焰中發出藍綠色光。

氯化銅為弱的路易斯酸,也是溫和的氧化劑。其結構中含有扁平CuCl4的多聚長鏈。

1000°C時分解為CuClCl2

2 CuCl2(s) → 2 CuCl(s) + Cl2(g)

氯化銅與鹽酸或其他含氯離子的化合物反應,生成配離子CuCl3和CuCl42−[3]

CuCl2與Cl−反應平衡

某些配離子的鹽可以從水溶液中結晶出來,結構可以有很多種: 氯化銅配離子結構

氯化銅還可與其他很多配體反應生成配合物,例如吡啶三苯基氧化膦

CuCl2 + 2 C5H5N → [CuCl2(C5H5N)2] (四面體)
CuCl2 + 2 (C6H5)3P=O → [CuCl2((C6H5)3P=O)2] (四面體)

一類的「軟」配體,如三苯基膦碘離子氰離子和一些叔,會還原氯化銅得到一價銅配合物。

為了從氯化銅得到一價銅,常用的方法是用二氧化硫還原其水溶液:

2 CuCl2(aq) + SO2 → 2 CuCl(s) + 2 HCl(aq) + H2SO4(aq)

CuCl2可提供Cu2+,用於製備不溶的銅(II)鹽類。例如氯化銅與氫氧化物反應得到不溶氫氧化銅,在30°C以上分解為氧化銅

CuCl2(aq) + 2 NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + 2 NaCl(aq)

分解反應為:

Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l)

製備[編輯]

氯化銅可通過氧化銅氫氧化銅碳酸銅鹽酸反應製備:

CuO(s)+2HCl(aq)→CuCl2(aq)+H2O(l)
Cu(OH)2+2HCl→CuCl2+2H2O

無水CuCl2可由單質直接化合得到:

Cu+Cl2→CuCl2

CaCl2-冰浴冷卻氯化銅的熱稀鹽酸溶液可以得到純淨的CuCl2[4]

用途[編輯]

工業上主要用氯化銅作為瓦克法中的催化劑,與氯化鈀(II)共同催化乙烯轉化為乙醛。該法中,PdCl2被還原為Pd,再經CuCl2氧化又得到PdCl2。氯化銅的還原產物CuCl可被通入的空氣氧化回CuCl2,從而完成循環。

(1) C2H4(g) + PdCl2(aq) + H2O (l) → CH3CHO (aq) + Pd(s) + 2 HCl(aq)

(2) Pd(s) + 2 CuCl2(aq) → 2 CuCl(s) + PdCl2(aq)

(3) 2 CuCl(s) + 2 HCl(aq) +1/2O2(g) → 2 CuCl2(aq) + H2O(l)

總反應:C2H4 +1/2O2 → CH3CHO

氯化銅在有機合成中也有很廣泛的應用。[4]氧化鋁存在下,它可以對芳香烴羰基化合物的α-氫進行氯化[5]

氯化銅對醛的alpha位氯化

反應在DMF之類的極性溶劑中進行,且常常加入氯化鋰以加快反應速率。

CuCl2在氧氣存在下也可氧化,主要產物可以是或是氧化二聚所得的偶聯產物。後者可用於合成1,1-聯二萘酚(BINOL)及其衍生物,產率和對映體過量百分數都很高:[6]

偶聯

這類化合物是合成BINAP時重要的中間體,其衍生物是不對稱氫化反應常用的手性配體。

CuCl2也可催化磺醯氯烯烴自由基加成反應,鹼存在下產物α-氯代碸可以發生消除得到乙烯基

焰火中用氯化銅來產生藍綠色光。

參考資料[編輯]

  1. ^ Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
  2. ^ Alfred Swaine Taylor; Robert Eglesfeld Griffith. On Poisons, in Relation to Medical Jurisprudence and Medicine. Lea & Blanchard, 1848, p. 378.
  3. ^ Gill, N. S.; Taylor, F. B., "Tetrahalo Complexes of Dipositive Metals in the First Transition Series", Inorganic Syntheses, 1967, volume 9, pages 136-142.
  4. ^ 4.0 4.1 C. E. Castro, E. J. Gaughan, D. C. Owsley, Journal of Organic Chemistry, 30, 587 (1965).
  5. ^ J. Brussee, J. L. G. Groenendijk, J. M. Koppele, A. C. A. Jansen, Tetrahedron, 41, 3313 (1985).
  6. ^ Fieser & Fieser Reagents for Organic Synthesis Volume 5, p158, Wiley, New York, 1975.
  1. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd Edition. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4. 
  2. Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
  3. The Merck Index, 7th edition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, USA, 1960.
  4. D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements, Macmillan Press, London, 1973.
  5. A. F. Wells, 'Structural Inorganic Chemistry, 5th ed., Oxford University Press, Oxford, UK, 1984.
  6. J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., p. 723, Wiley, New York, 1992.
  7. S. H. Bertz, E. H. Fairchild, in Handbook of Reagents for Organic Synthesis, Volume 1: Reagents, Auxiliaries and Catalysts for C-C Bond Formation, (R. M. Coates, S. E. Denmark, eds.), pp. 220-3, Wiley, New York, 1999.
  8. D. W. Smith. Chlorocuprates(II). Coordination Chemistry Reviews. 1976, 21 (2-3): 93–158. doi:10.1016/S0010-8545(00)80445-2. 

外部連結[編輯]