Koppar(I)acetylenid: beredning och egenskaper

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 17:56

Kopparacetylid är en organometallisk binär förening. Denna formel har varit känd för vetenskapen sedan åtminstone 1856. I kristaller bildar den ett monohydrat med formeln Cu₂C₂×H_{2O. Termiskt instabil, exploderar vid uppvärmning.}

Byggnad

Kopparacetylenid är en binär förening. Det är möjligt att i den villkorligt särskilja en negativt laddad del - anjon C²⁻₂, och en positivt laddad del - kopparkatjoner Cu +. Faktum är att en sådan uppdelning är villkorad: i föreningen finns det bara en bråkdel av jonbindningen, även om den är större jämfört med H-C≡-bindningen. Men denna bindning har också en mycket stark polaritet (som för en kovalent) på grund av att kolatomen med en trippelbindning är i sp-hybridisering - dess relativa elektronegativitet är större än i sp^{3 3} hybridiseringar (enkel bindning) eller sp² (dubbelbindning). Det är detta som gör det relativt lätt för kol i acetylen att dela av en väteatom från sig själv och ersätta den med en metallatom, det vill säga att uppvisa de egenskaper som är inneboende i syror.

Receive

Det vanligaste sättet att få kopparacetylenid i laboratoriet är att passera gasformig acetylen genom en ammoniaklösning av koppar(I)klorid. Som ett resultat bildas en olöslig fällning av rödaktig acetylenid.

Istället för koppar(I)klorid kan du också använda dess hydroxid Cu_{2O. I båda fallen är det viktiga att den faktiska reaktionen sker med kopparammoniakkomplexet.}

Fysiska egenskaper

Kopparacetylenid i sin rena form - mörkt rödbruna kristaller. I själva verket är detta ett monohydrat - i sedimentet motsvarar varje molekyl acetylenid en molekyl vatten (skriven som Cu₂C₂×H _{2 O). Torr kopparacetylenid är explosivt: den kan detonera när den upphettas (den är mindre termiskt stabil än silveracetylenid), såväl som under mekanisk påfrestning, såsom vid stötar.}

Vid det här tillfället finns det ett antagande om att kopparrör i kemisk industri är av stor fara, eftersom det under långvarig drift bildas acetylenid inuti, vilket sedan kan leda till en kraftig explosion. Detta gäller särskilt för den petrokemiska industrin, där koppar, liksom dess acetylenider, också används som katalysatorer, vilket ökar risknivån.

Kemiska egenskaper

Vi har redan sagt att kol med en trippelbindning i acetylen är mycket mer elektronegativt än till exempel kol med en dubbelbindning (som i eten) eller en enkelbindning (i etan). Acetylens förmåga att reagera medvissa metaller, donera en vätejon och ersätta den med en metalljon (till exempel reaktionen av bildningen av natriumacetylenid under interaktionen av acetylen med metalliskt natrium) bekräftar detta. Vi kallar denna förmåga hos acetylen en av de sura egenskaperna i enlighet med Brönsted-Lowry-teorin: enligt den bestäms surheten hos ett ämne av dess förmåga att spjälka av en proton från sig själv. Acetylens surhetsgrad (även i kopparacetylenid) kan betraktas i förhållande till ammoniak och vatten: när en metallamid reagerar med acetylen bildas acetylenid och ammoniak. Det vill säga, acetylen donerar en proton, vilket kännetecknar den som en starkare syra än ammoniak. När det gäller vatten sönderfaller kopparacetylenid för att bilda acetylen - det tar emot en proton av vatten, vilket visar sig vara en mindre stark syra än vatten. Så i den relativa surhetsserien (enligt Brönsted - Lowry) är acetylen en svag syra, som ligger någonstans mellan vatten och ammoniak.

Koppar(I)-acetylenid är instabil: i vatten (som vi redan vet) och i sura lösningar sönderdelas den med frigörande av acetylengas och en rödbrun fällning - koppar(I)oxid eller en vit fällning koppar(I)klorid i när den späds med s altsyra.

För att undvika en explosion utförs nedbrytningen av acetylenid genom försiktig uppvärmning medan den är våt i närvaro av en stark mineralsyra, såsom utspädd salpetersyra.

Använd

Reaktionen för bildning av koppar(I)acetylenid kan vara kvalitativ för detektering av terminala (med en trippelbindning i slutet) alkyner. Indikatorn är utfällningen av olöslig röd-brun fällning av acetylenid.

I produktion med stor kapacitet - till exempel inom petrokemi - används inte koppar(I)acetylenid, eftersom det är explosivt och instabilt i vatten. Men flera specifika reaktioner är förknippade med det i den så kallade finsyntesen.

Koppar(I)acetylenid kan också användas som ett nukleofilt reagens i organisk syntes. I synnerhet spelar det en viktig roll i syntesen av polyyner - föreningar med flera alternerande trippel- och enkelbindningar. Koppar(I)acetylenider i en alkohollösning oxideras av atmosfäriskt syre och kondenserar för att bilda diyner. Detta är Glaser-Ellington-reaktionen, upptäckt 1870 och senare förbättrad. Koppar(I) spelar här rollen som katalysator, eftersom den inte själv förbrukas i processen.

Senare, istället för syre, föreslogs kaliumhexacyanoferrat(III) som ett oxidationsmedel.

Ellington förbättrade metoden för att erhålla polyiner. Istället för alkyner och koppar(I)-s alter, såsom klorid, som först infördes i lösningen, till exempel, föreslog han att man skulle ta koppar(II)acetat, som skulle oxidera alkynen i mediet av ett annat organiskt lösningsmedel – pyridin – vid en temperatur på 60-70 ° С.

Denna modifiering gjorde det möjligt att erhålla från diynes mycket större och stabilare molekyler - makrocykler.