Cloruro de cobre (II) - Copper(II) chloride

Cloruro de cobre (II)
Tolbachita-bolas-3D.png
Anhidro
Cloruro de cobre (II ).jpg
Anhidro
Cloruro cúprico.jpg
Dihidrato
Nombres
Otros nombres
Cloruro cúprico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
8128168
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.028.373 Edita esto en Wikidata
Número CE
9300
Número RTECS
UNII
un numero 2802
  • InChI = 1S / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2 chequeY
    Clave: ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L chequeY
  • InChI = 1 / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2 / rCl2Cu / c1-3-2
    Clave: ORTQZVOHEJQUHG-LRIOHBSEAE
  • InChI = 1 / 2ClH.Cu / h2 * 1H; / q ;; + 2 / p-2
    Clave: ORTQZVOHEJQUHG-NUQVWONBAE
  • Cl [Cu] Cl
  • [Cu + 2]. [Cl -]. [Cl-]
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)


etanol:
53 g / 100 mL (15 ° C)
soluble en acetona

+ 1080 · 10 −6 cm 3 / mol
Estructura
estructura CdI 2 distorsionada
Octaédrico
Riesgos
Ficha de datos de seguridad Fisher Scientific
Pictogramas GHS GHS05: corrosivoGHS06: tóxicoGHS07: NocivoGHS09: peligro ambiental
Palabra de señal GHS Peligro
H301 , H302 , H312 , H315 , H318 , H319 , H335 , H400 , H410 , H411
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)
REL (recomendado)
TWA 1 mg / m 3 (como Cu)
IDLH (peligro inmediato)
TWA 100 mg / m 3 (como Cu)
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).
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Referencias de Infobox

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 .

Tanto el anhidro y las formas de dihidrato ocurren naturalmente como los minerales muy raros tolbachite y eriochalcite , respectivamente.

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 puentes asimétricos con otros centros de Cu.

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.

Propiedades y reacciones

Soluciones acuosas de cloruro de cobre (II). Verdoso cuando está alto en [Cl - ], más azul cuando está bajo en [Cl - ].

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− .

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
Cristal dihidrato de cloruro de cobre (II)

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− .

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 (p. Ej., 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:

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 cloruro de calcio (CaCl 2 ) con hielo.

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. Ambos se encuentran cerca de fumarolas y en algunas minas de Cu. 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 para el 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 oxidar el CuCl resultante de nuevo a CuCl 2 , completando el ciclo.

  1. C 2 H 4 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 CHO + Pd + 2 HCl
  2. Pd + 2 CuCl 2 → 2 CuCl + PdCl 2
  3. 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 .

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 . Afecta a la cloración de hidrocarburos aromáticos, que a menudo se realiza en presencia de óxido de aluminio . Es capaz de clorar la posición alfa de los compuestos carbonílicos :

Cloración alfa de un aldehído usando CuCl2.

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 :

Acoplamiento de beta-naftol usando CuCl2.

Dichos compuestos son intermedios en la síntesis de BINAP y sus derivados.

El dihidrato de cloruro de cobre (II) promueve la hidrólisis de acetónidos , es decir, la desprotección para regenerar dioles o aminoalcoholes , como en este ejemplo (donde TBDPS = terc -butildifenilsililo ):

Desprotección de un acetónido usando CuCl2 · 2H2O.

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 .

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 verde azulado.

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.

La 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

Otras lecturas

  1. Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. 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.
  3. The Merck Index , séptima edición, Merck & Co, Rahway, Nueva Jersey, EE. UU., 1960.
  4. D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements , Macmillan Press, Londres, 1973.
  5. AF Wells, Química inorgánica estructural , 5a ed., Oxford University Press, Oxford, Reino Unido, 1984.
  6. J. March, Advanced Organic Chemistry , 4ª ed., Pág. 723, Wiley, Nueva York, 1992.
  7. Fieser & Fieser Reagents for Organic Synthesis Volumen 5, p158, Wiley, Nueva York, 1975.
  8. 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