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氯化铜(II)的氯化物,化学式为CuCl2。它是黄棕色固体,在空气中缓慢吸收水分生成蓝绿色的二水合物。自然界中氯化铜存在于很稀有的水氯铜矿中。

氯化铜
IUPAC名
Copper(II) chloride
Cupric chloride
别名 氯化铜(II)
识别
CAS号 7447-39-4(无水)  ✓
10125-13-0(二水)  ✓
PubChem 24014
ChemSpider 148374
SMILES
InChI
InChIKey ORTQZVOHEJQUHG-LRIOHBSEAE
ChEBI 49553
RTECS GL7000000
性质
化学式 CuCl2
摩尔质量 (无水)134.45 g/mol
(二水)170.48 g·mol⁻¹
外观 蓝绿色固体(二水)
黄棕色固体(无水)
密度 3.386 g/cm³ (固)
熔点 100°C 失结晶水
沸点 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)
结构
晶体结构 变形CdI2结构
配位几何 八面体
危险性
MSDS ScienceLab.com
欧盟分类 未列明
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
1
 
闪点 不可燃
相关物质
其他阴离子 氟化铜溴化铜碘化亚铜
其他阳离子 氯化亚铜氯化银三氯化金
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

结构编辑

无水CuCl2为变形碘化镉结构。由于姜-泰勒效应的缘故,涉及一对配体时,一个d电子定域在强反键分子轨道中,因此大多数铜(II)化合物都与理想的八面体型结构有偏差。在CuCl2(H2O)2中,铜为高度变形的八面体构型,被两个水分子和四个氯离子配体所包围,配体还与其他Cu原子不对称桥联[1]

性质编辑

氯化铜在水溶液中生成蓝色的[Cu(H2O)6]2+和黄红色的卤素配离子[CuCl2+x]x-。浓的CuCl2溶液中含有这些带色离子,呈混合色绿色;稀溶液的颜色则与温度有关,100°C时为绿色,室温下为蓝色。[2] 氯化铜在火焰中发出蓝绿色光。

氯化铜为弱的路易斯酸,也是温和的氧化剂。其结构中含有扁平CuCl4的多聚长链。

1000°C时分解为CuClCl2

2 CuCl2(s) → 2 CuCl(s) + Cl2(g)

氯化铜与盐酸或其他含氯离子的化合物反应,生成配离子CuCl3和CuCl42−[3]

 

某些配离子的盐可以从水溶液中结晶出来,结构可以有很多种:  

氯化铜还可与其他很多配体反应生成配合物,例如吡啶三苯基氧化膦

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

一类的“软”配体,如三苯基膦碘离子氰离子和一些叔,会还原氯化铜得到一价铜配合物。

为了从氯化铜得到一价铜,常用的方法是用二氧化硫还原其水溶液:

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

CuCl2可提供Cu2+,用于制备不溶的铜(II)盐类。例如氯化铜与氢氧化物反应得到不溶氢氧化铜,在30°C以上分解为氧化铜

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

分解反应为:

Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l)

制备编辑

氯化铜可通过氧化铜氢氧化铜碳酸铜盐酸反应制备:

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

无水CuCl2可由单质直接化合得到:

Cu+Cl2→CuCl2

CaCl2-冰浴冷却氯化铜的热稀盐酸溶液可以得到纯净的CuCl2[4]

用途编辑

工业上主要用氯化铜作为瓦克法中的催化剂,与氯化钯(II)共同催化乙烯转化为乙醛。该法中,PdCl2被还原为Pd,再经CuCl2氧化又得到PdCl2。氯化铜的还原产物CuCl可被通入的空气氧化回CuCl2,从而完成循环。

(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)

总反应:C2H4 +1/2O2 → CH3CHO

氯化铜在有机合成中也有很广泛的应用。[4]氧化铝存在下,它可以对芳香烃羰基化合物的α-氢进行氯化[5]

 

反应在DMF之类的极性溶剂中进行,且常常加入氯化锂以加快反应速率。

CuCl2在氧气存在下也可氧化,主要产物可以是或是氧化二聚所得的偶联产物。后者可用于合成1,1-联二萘酚(BINOL)及其衍生物,产率和对映体过量百分数都很高:[6]

 

这类化合物是合成BINAP时重要的中间体,其衍生物是不对称氢化反应常用的手性配体。

CuCl2也可催化磺酰氯烯烃自由基加成反应,碱存在下产物α-氯代砜可以发生消除得到乙烯基

焰火中用氯化铜来产生蓝绿色光。

参考资料编辑

  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. 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. 

外部链接编辑