ما هو مركب كلوريد النحاس الأحادي CuCl

في الكيمياء يعد مركب كلوريد النحاس (I) يسمى بشكل شائع كلوريد النحاس، وهو الكلوريد الأقل من ناحية التأكسد من النحاس مع الصيغة الكيميائية التالية (CuCl)، وهو يظهر بشكل طبيعي مثل معدن النانتوكيت، وهو عبارة عن مادة صلبة بيضاء غير قابلة للذوبان في الماء تقريبًا وتميل إلى التأكسد في الهواء لتتحول إلى (CuCl2) الأخضر، كما أنه حمض لويس الذي يتفاعل مع روابط مناسبة مثل الأمونيا أو أيون الكلوريد لتكوين معقدات وكثير منها قابل للذوبان في الماء، بل إنه قادر على تكوين مركب مستقر من أول أكسيد الكربون، وفي المحلول المائي سيكون (CuCl) غير مستقر فيما يتعلق بعدم التناسب في (Cu و CuCl2)، لكن قابلية ذوبانه المنخفضة تسمح له بأن يكون مركبًا مستقرًا.

كلوريد النحاس الأحادي

• كلوريد النحاس (I) هو عبارة عن مادة عبارة عن مادة صلبة بيضاء قابلة للذوبان في الماء بشكل ضئيل ولكنها قابلة للذوبان بشكل كبير في حامض الهيدروكلوريك المركز، وتظهر العينات غير النقية من كلوريد النحاس الأول باللون الأخضر بسبب وجود كلوريد النحاس (II) (CuCl2).

• يشير كلوريد النحاس الأول إلى كلوريد النحاس غير العضوي، وعلاوة على ذلك يُعرف باسم كلوريد النحاس ويصادف أن يكون كلوريد النحاس أقل، ويستخدم هذا المركب كمبيد رخوي وكيميائي زراعي، النحاس (I) أو كلوريد النحاس هو عبارة عن مصدر نحاسي غير قابل للذوبان بدرجة كبيرة من أجل الاستخدامات المتوافقة مع الكلوريدات، ويتوفر كلوريد النحاس بشكل عام على الفور في معظم الأحجام.

• من الاستخدامات الكيميائية الرئيسية لمركب كلوريد النحاس (I) كمحفز لمجموعة متنوعة من التفاعلات العضوية، كما أنه بالمقارنة مع أحماض لويس “اللينة” الأخرى فهي ميسورة التكلفة أكثر بكثير من كلوريد الفضة غير السامة (I) وكلوريد البلاديوم (II)، كما وأنها أقل سمية بكثير من كلوريد الرصاص (II) وكلوريد الزئبق (II).

• بالإضافة إلى ذلك فإنه يمكن أن تخضع لكيمياء الأكسدة والاختزال عبر وسيطة من النحاس (II) أو النحاس (III)، علما أن هذا المزيج من الخصائص يجعل أملاح النحاس (I) كواشف لا تقدر بثمن، كما ويعتبر الاستخدام الرئيسي لكلوريد النحاس الأول بمثابة مقدمة لمبيدات الفطريات أوكسي كلوريد النحاس ولتحقيق ذلك فإنه يتم توليد كلوريد النحاس المائي كالتالي ثم أكسدة الهواء:

Cu+CuCl2→2CuCl

4CuCl+O2+2H2O→Cu3Cl2(OH)4+CuCl2

• إن كلوريد النحاس الأول يحفز مجموعة متنوعة من التفاعلات العضوية في الطبيعة، وهذا المركب له صلة بأول أكسيد الكربون في وجود كلوريد الألومنيوم، وعلاوة على ذلك هناك استغلال لهذا التقارب من كلوريد النحاس الأول في عملية (COPureSM).

• إن كلوريد النحاس الأول له استخدامات مهمة مع أول أكسيد الكربون وكلوريد الهيدروجين وكلوريد الألومنيوم في تفاعل (Gatterman-Koch) لينتج عنه تكوين البنزالديهايد، أما في تفاعل (Sandmeyer) فقد تؤدي معالجة ملح (arenediazonium) مع كلوريد النحاس I إلى (aryl chloride) وعلاوة على ذلك ينتج عن هذا التفاعل عادةً عوائد جيدة ونطاق هائل.

الخواص الكيميائية لكلوريد النحاس (I)

• إن كلوريد النحاس (I) هو حمض لويس مصنف على أنه لين وفقًا لمفهوم القاعدة الحمضية الصلبة، وبالتالي فإنه يميل إلى تكوين مجمعات مستقرة ذات قواعد لويس الناعمة مثل ثلاثي فينيل فوسفين:

CuCl + PPh₃ → [CuCl(PPh₃)]₄ (Ph = phenyl)

• على الرغم من أن كلوريد النحاس (I) غير قابل للذوبان في الماء، فإنه يذوب في المحاليل المائية التي تحتوي على جزيئات مانحة مناسبة، حيث أنه يشكل معقدات بسهولة مع أيونات الهاليد على سبيل المثال تشكيل (H3O+) (-CuCl2) مع حمض الهيدروكلوريك المركز، كما أنه يذوب بسهولة في المحاليل التي تحتوي على (-CN) أو (S2O3 -2) أو (NH3).

• تمتص محاليل كلوريد النحاس (I) في حمض الهيدروكلوريك أو (NH3) أو أول أكسيد الكربون من أجل تشكيل معقدات عديمة اللون مثل الثنائيات البلورية الهالوجينية الجسر 2[CuCl (CO)]، حيث يمكن أن يتفاعل محلول (HCl) نفسه أيضًا مع غاز الأسيتيلين لتكوين [CuCl (C2H2)]، بينما يشكل محلول (NH3) من كلوريد النحاس (I) أسيتيل متفجر مع الأسيتيلين.

• يمكن عمل مجمعات من كلوريد النحاس (I) مع الألكينات من خلال اختزال (CuCl2) بواسطة ثاني أكسيد الكبريت في وجود الألكين في محلول الكحول، والمجمعات ذات الألكينات المخلبية مثل (1،5-cyclooctadiene) مستقرة بشكل خاص.

• يحتوي كلوريد النحاس الأول على التركيب البلوري لمكعب زنك بلند في الظروف المحيطة، وعند تسخين هذا المركب إلى 408 درجة مئوية يحدث تغيير في الهيكل إلى شكل سداسي، وعلاوة على ذلك فإنه عند الضغوط العالية هناك ظهور لعدة أشكال بلورية أخرى من كلوريد النحاس (I).

• إن كلوريد النحاس الأول هو حمض لويس، وعلاوة على ذلك فإن تصنيف هذا الحمض على أنه ناعم وفقًا لمفهوم (Hard-Soft Acid-Base) ولذلك هناك تكوين للمجمعات المستقرة ذات قواعد لويس الناعمة مثل ثلاثي فينيل فوسفين.

• تمتص محاليل كلوريد النحاس 1 في حمض الهيدروكلوريك أو الأمونيا أو أول أكسيد الكربون من أجل أن تنتج مركبات عديمة اللون، وعلاوة على ذلك فإن أحد هذه المجمعات هو ثنائي كلوريد الجسر، ويحدث تفاعل أيضًا بين نفس محاليل حمض الهيدروكلوريك وغاز الأسيتيلين لينتج عنه تكوين [CuCl (C2H2)].

• تتفاعل محاليل الأمونيا من كلوريد النحاس الأول مع الأسيتيلينات لينتج عنها تكوين النحاس المتفجر الأول أسيتيل (Cu2C2)، يتفاعل كلوريد النحاس الأول مع المركبات العضوية المعدنية مثل ميثيل الليثيوم (CH3Li) لتكوين “كواشف جيلمان” مثل ((CH3) 2CuLi) والتي تستخدم على نطاق واسع في التخليق العضوي، إذ تتفاعل كواشف غرينيارد بشكل مشابه.

تحضير مركب كلوريد النحاس (I)

• من الممكن تحضير كلوريد النحاس (I) من خلال عملية اختزال أملاح النحاس (II) مثل (CuSO4) باستخدام ثاني أكسيد الكبريت أو معدن النحاس، ويمكن تحضير أكسيد الكبريت (SO2) في الموقع من ثنائي كبريتيت الصوديوم (NaHSO3) أو ميتابيسلفيت الصوديوم (Na2S2O5) والحمض، ويتم إجراء الاختزال في حمض الهيدروكلوريك ويتم تخفيف معقد (CuCl2) الناتج من أجل ترسيب كلوريد النحاس (I) الأبيض (عن طريق دفع التوازن باستخدام مبدأ Le Chatelier) كما في المعادلات التالية:

 NaHSO₃( aq) + HCl ( aq) → SO₂( aq) + NaCl + H₂O( l)

2CuSO₄( aq) + SO₂( aq) + 2 H₂O( l) + 4 HCl( aq) → 2 HCuCl₂( aq) + 3 H₂SO₄( aq)

 HCuCl₂( aq) + H₂O( l) → CuCl( s) + H₃O⁺( aq) + Cl^–( aq)

• إن كلوريد النحاس الأول هو بالتأكيد كلوريد نحاسي منخفض حيث يكون النحاس في حالة الأكسدة +1، ويحدث أن تكون الصيغة الكيميائية لكلوريد النحاس الأول هي (CuCl)، ويتم إنتاج كلوريد النحاس الأول عن طريق الجمع المباشر بين النحاس والكلور عند درجة حرارة 450-900 درجة مئوية، كما في المعادلة التالية:

2Cu + Cl2→2CuCl