Ακετυλενίδιο χαλκού(Ι): παρασκευή και ιδιότητες

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 17:44

Το ακετυλίδιο του χαλκού είναι μια οργανομεταλλική δυαδική ένωση. Αυτή η φόρμουλα είναι γνωστή στην επιστήμη τουλάχιστον από το 1856. Σε κρυστάλλους, σχηματίζει ένα μονοένυδρο με τον τύπο Cu₂C₂×H_{2O. Θερμικά ασταθές, εκρήγνυται όταν θερμαίνεται.}

Κτίριο

Το ακετυλενίδιο του χαλκού είναι μια δυαδική ένωση. Είναι δυνατόν να διακρίνουμε υπό όρους σε αυτό ένα αρνητικά φορτισμένο μέρος - ανιόν C²⁻₂, και ένα θετικά φορτισμένο μέρος - κατιόντα χαλκού Cu +. Στην πραγματικότητα, μια τέτοια διαίρεση είναι υπό όρους: στην ένωση υπάρχει μόνο ένα κλάσμα του ιοντικού δεσμού, αν και είναι μεγαλύτερος σε σύγκριση με τον δεσμό H-C≡. Αλλά αυτός ο δεσμός έχει επίσης μια πολύ ισχυρή πολικότητα (όπως για έναν ομοιοπολικό) λόγω του γεγονότος ότι το άτομο άνθρακα με έναν τριπλό δεσμό βρίσκεται σε υβριδισμό sp - η σχετική ηλεκτραρνητικότητα του είναι μεγαλύτερη από ό,τι στο sp^{3 3} υβριδισμοί (μονός δεσμός) ή sp² (διπλός δεσμός). Αυτό είναι που καθιστά σχετικά εύκολο τον άνθρακα στο ακετυλένιο να χωρίσει ένα άτομο υδρογόνου από τον εαυτό του και να το αντικαταστήσει με ένα άτομο μετάλλου, δηλαδή, να εμφανίσει τις ιδιότητες που είναι εγγενείς στα οξέα.

Λήψη

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος για να ληφθεί ακετυλενίδιο χαλκού στο εργαστήριο είναι να περάσει αέριο ακετυλένιο μέσω ενός διαλύματος αμμωνίας χλωριούχου χαλκού(Ι). Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα αδιάλυτο ίζημα κοκκινωπού ακετυλενιδίου.

Αντί για χλωριούχο χαλκό(Ι), μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το υδροξείδιο του Cu_{2O. Και στις δύο περιπτώσεις, το σημαντικό είναι ότι η πραγματική αντίδραση είναι με το σύμπλεγμα αμμωνίας χαλκού.}

Φυσικές ιδιότητες

Ακετυλενίδιο του χαλκού στην καθαρή του μορφή - σκούρο κόκκινο-καφέ κρύσταλλοι. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα μονοένυδρο - στο ίζημα, κάθε μόριο ακετυλενιδίου αντιστοιχεί σε ένα μόριο νερού (γραμμένο ως Cu₂C₂×H _{2 O). Το ξηρό ακετυλενίδιο του χαλκού είναι εκρηκτικό: μπορεί να εκραγεί όταν θερμαίνεται (είναι λιγότερο θερμικά σταθερό από το ακετυλενίδιο του αργύρου), καθώς και υπό μηχανική καταπόνηση, όπως κατά την πρόσκρουση.}

Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχει η υπόθεση ότι οι σωλήνες χαλκού στις χημικές βιομηχανίες αποτελούν μεγάλο κίνδυνο, καθώς κατά τη μακροχρόνια λειτουργία σχηματίζεται ακετυλενίδιο στο εσωτερικό, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να οδηγήσει σε ισχυρή έκρηξη. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την πετροχημική βιομηχανία, όπου ο χαλκός, καθώς και τα ακετυλενίδια του, χρησιμοποιούνται επίσης ως καταλύτες, γεγονός που αυξάνει το επίπεδο κινδύνου.

Χημικές ιδιότητες

Έχουμε ήδη πει ότι ο άνθρακας με τριπλό δεσμό στο ακετυλένιο είναι πολύ πιο ηλεκτραρνητικός από, για παράδειγμα, ο άνθρακας με διπλό δεσμό (όπως στο αιθυλένιο) ή έναν απλό δεσμό (στο αιθάνιο). Η ικανότητα της ακετυλίνης να αντιδρά μεΚάποια μέταλλα, δωρίζοντας ένα ιόν υδρογόνου και αντικαθιστώντας το με ιόν μετάλλου (για παράδειγμα, η αντίδραση σχηματισμού ακετυλενιούχου νατρίου κατά την αλληλεπίδραση ακετυλενίου με μεταλλικό νάτριο) το επιβεβαιώνει. Ονομάζουμε αυτή την ικανότητα του ακετυλενίου μία από τις όξινες ιδιότητες σύμφωνα με τη θεωρία Bronsted-Lowry: σύμφωνα με αυτήν, η οξύτητα μιας ουσίας καθορίζεται από την ικανότητά της να διασπά ένα πρωτόνιο από τον εαυτό της. Η οξύτητα του ακετυλενίου (επίσης στο ακετυλενίδιο του χαλκού) μπορεί να θεωρηθεί σε σχέση με την αμμωνία και το νερό: όταν ένα μεταλλικό αμίδιο αντιδρά με το ακετυλένιο, σχηματίζεται ακετυλενίδιο και αμμωνία. Δηλαδή, η ακετυλίνη δίνει ένα πρωτόνιο, που τη χαρακτηρίζει ως ισχυρότερο οξύ από την αμμωνία. Στην περίπτωση του νερού, το ακετυλενίδιο του χαλκού αποσυντίθεται για να σχηματίσει ακετυλένιο - δέχεται ένα πρωτόνιο νερού, δείχνοντας ότι είναι λιγότερο ισχυρό οξύ από το νερό. Έτσι, στη σχετική σειρά οξύτητας (σύμφωνα με τους Brönsted - Lowry), η ακετυλίνη είναι ένα ασθενές οξύ, που βρίσκεται κάπου μεταξύ νερού και αμμωνίας.

Το ακετυλενίδιο του χαλκού (Ι) είναι ασταθές: στο νερό (όπως ήδη γνωρίζουμε) και σε όξινα διαλύματα, αποσυντίθεται με την απελευθέρωση αερίου ακετυλενίου και ένα κόκκινο-καφέ ίζημα - οξείδιο του χαλκού (Ι) ή ένα λευκό ίζημα χλωριούχου χαλκού (Ι) όταν αραιώνεται με υδροχλωρικό οξύ.

Για να αποφευχθεί μια έκρηξη, η αποσύνθεση του ακετυλενιδίου πραγματοποιείται με ήπια θέρμανση ενώ είναι υγρό παρουσία ενός ισχυρού ανόργανου οξέος, όπως το αραιό νιτρικό οξύ.

Χρήση

Η αντίδραση σχηματισμού ακετυλενιδίου χαλκού(Ι) μπορεί να είναι ποιοτική για την ανίχνευση τερματικών (με τριπλό δεσμό στο άκρο) αλκυνίων. Ο δείκτης είναι η καθίζηση του αδιάλυτου κόκκινου-καφέ ίζημα ακετυλενιδίου.

Σε παραγωγή μεγάλης δυναμικότητας - για παράδειγμα, στην πετροχημεία - δεν χρησιμοποιείται ακετυλενίδιο χαλκού(Ι), επειδή είναι εκρηκτικό και ασταθές στο νερό. Ωστόσο, πολλές συγκεκριμένες αντιδράσεις συνδέονται με αυτό στη λεγόμενη λεπτή σύνθεση.

Το ακετυλενίδιο χαλκού(Ι) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πυρηνόφιλο αντιδραστήριο στην οργανική σύνθεση. Συγκεκριμένα, παίζει σημαντικό ρόλο στη σύνθεση πολυϋνίων – ενώσεων με αρκετούς εναλλασσόμενους τριπλούς και απλούς δεσμούς. Τα ακετυλενίδια του χαλκού (Ι) σε ένα αλκοολικό διάλυμα οξειδώνονται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν διίνες. Αυτή είναι η αντίδραση Glaser-Ellington, που ανακαλύφθηκε το 1870 και βελτιώθηκε αργότερα. Ο χαλκός(Ι) παίζει τον ρόλο του καταλύτη εδώ, καθώς δεν καταναλώνεται ο ίδιος στη διαδικασία.

Αργότερα, αντί για οξυγόνο, προτάθηκε το εξακυανοφερτικό κάλιο (III) ως οξειδωτικός παράγοντας.

Ο Ellington βελτίωσε τη μέθοδο για τη λήψη πολυινών. Αντί για αλκύνια και άλατα χαλκού (Ι), όπως το χλωρίδιο, που αρχικά εισήχθησαν στο διάλυμα, για παράδειγμα, πρότεινε τη λήψη οξικού χαλκού (II), ο οποίος θα οξειδώσει το αλκύνιο στο μέσο ενός άλλου οργανικού διαλύτη - πυριδίνης - στο θερμοκρασία 60-70 ° C.

Αυτή η τροποποίηση κατέστησε δυνατή τη λήψη από τις διίνες πολύ μεγαλύτερα και πιο σταθερά μόρια - μακροκύκλους.