Acelenek miedzi(I): przygotowanie i właściwości

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 17:54

Acetylek miedzi jest dwuskładnikowym związkiem metaloorganicznym. Formuła ta znana jest nauce co najmniej od 1856 roku. W postaci kryształów tworzy monohydrat o wzorze Cu₂C₂×H_{2O. Niestabilny termicznie, wybucha po podgrzaniu.}

Budynek

Acelenek miedzi jest związkiem dwuskładnikowym. Można w nim warunkowo wyróżnić część naładowaną ujemnie - anion C²⁻₂ oraz część naładowaną dodatnio - kationy miedzi Cu +. W rzeczywistości taki podział jest warunkowy: w związku występuje tylko ułamek wiązania jonowego, choć jest on większy w porównaniu z wiązaniem H-C≡. Ale to wiązanie ma też bardzo silną polarność (jak na kowalencyjne) ze względu na fakt, że atom węgla z wiązaniem potrójnym jest w hybrydyzacji sp - jego względna elektroujemność jest większa niż w sp^{3 3} hybrydyzacje (pojedyncze wiązanie) lub sp² (podwójne wiązanie). To sprawia, że węgiel w acetylenie może stosunkowo łatwo oddzielić od siebie atom wodoru i zastąpić go atomem metalu, to znaczy wykazać właściwości nieodłączne od kwasów.

Odbierz

Najczęstszym sposobem uzyskania acetylenku miedzi w laboratorium jest przepuszczenie gazowego acetylenu przez amoniakalny roztwór chlorku miedzi(I). W rezultacie powstaje nierozpuszczalny osad czerwonawego acetylenku.

Zamiast chlorku miedzi(I) możesz również użyć jego wodorotlenku Cu_{2O. W obu przypadkach ważne jest, aby właściwa reakcja zachodziła z kompleksem miedzi i amoniaku.}

Właściwości fizyczne

Acetyloenek miedzi w czystej postaci - ciemnoczerwono-brązowe kryształy. W rzeczywistości jest to monohydrat – w osadzie każda cząsteczka acetylenku odpowiada jednej cząsteczce wody (zapisanej jako Cu₂C₂×H _{2 O). Suchy acetylenek miedzi jest wybuchowy: może wybuchnąć po podgrzaniu (jest mniej stabilny termicznie niż acetylenek srebra), a także pod wpływem naprężeń mechanicznych, takich jak uderzenie.}

Przy tej okazji zakłada się, że rury miedziane w przemyśle chemicznym stanowią duże zagrożenie, ponieważ podczas długotrwałej eksploatacji wewnątrz tworzą się acetylenki, które mogą następnie doprowadzić do silnej eksplozji. Dotyczy to zwłaszcza przemysłu petrochemicznego, w którym miedź, a także jej acetylenki, są również wykorzystywane jako katalizatory, co zwiększa poziom ryzyka.

Właściwości chemiczne

Wspomnieliśmy już, że węgiel z wiązaniem potrójnym w acetylenie jest znacznie bardziej elektroujemny niż na przykład węgiel z wiązaniem podwójnym (jak w etylenie) lub pojedynczym (w etanie). Zdolność acetylenu do reagowania zniektóre metale, oddanie jonu wodoru i zastąpienie go jonem metalu (na przykład reakcja tworzenia acetylenku sodu podczas oddziaływania acetylenu z metalicznym sodem) potwierdza to. Tę zdolność acetylenu nazywamy jedną z właściwości kwasowych zgodnie z teorią Bronsteda-Lowry'ego: zgodnie z nią kwasowość substancji jest określona przez jej zdolność do oddzielania protonu od siebie. Kwasowość acetylenu (również w acetylenku miedzi) można rozpatrywać w odniesieniu do amoniaku i wody: gdy amid metalu reaguje z acetylenem, powstaje acetylen i amoniak. Oznacza to, że acetylen oddaje proton, co charakteryzuje go jako silniejszy kwas niż amoniak. W przypadku wody acetylenek miedzi rozkłada się do acetylenu – przyjmuje proton wody, wykazując, że jest słabszym kwasem niż woda. Tak więc, we względnym szeregu kwasowości (według Brönsteda - Lowry'ego), acetylen jest słabym kwasem, będącym gdzieś pomiędzy wodą a amoniakiem.

acetylenek miedzi(I) jest niestabilny: w wodzie (jak już wiemy) i w roztworach kwasów rozkłada się z uwolnieniem gazowego acetylenu i czerwono-brązowego osadu – tlenku miedzi(I) lub białego osadu chlorku miedzi(I) po rozcieńczeniu kwasem solnym.

Aby uniknąć wybuchu, rozkład acetylenku przeprowadza się przez delikatne ogrzewanie na mokro w obecności silnego kwasu mineralnego, takiego jak rozcieńczony kwas azotowy.

Użyj

Reakcja tworzenia acetylenku miedzi(I) może być jakościowa do wykrywania końcowych (z potrójnym wiązaniem na końcu) alkinów. Wskaźnikiem jest wytrącanie nierozpuszczalnego czerwonegobrązowy osad acetylenku.

W produkcji o dużej wydajności - na przykład w petrochemii - acetylenek miedzi(I) nie jest używany, ponieważ jest wybuchowy i niestabilny w wodzie. Jednak w tak zwanej syntezie precyzyjnej wiąże się z nią kilka specyficznych reakcji.

Acetyloenek miedzi(I) może być również stosowany jako odczynnik nukleofilowy w syntezie organicznej. W szczególności odgrywa ważną rolę w syntezie poliinów - związków z kilkoma naprzemiennymi wiązaniami potrójnymi i pojedynczymi. Acetylenki miedzi(I) w roztworze alkoholowym są utleniane przez tlen atmosferyczny, kondensując do postaci diynów. Jest to reakcja Glasera-Ellingtona, odkryta w 1870 roku i później udoskonalona. Miedź(I) pełni tutaj rolę katalizatora, ponieważ sama nie jest zużywana w procesie.

Później zamiast tlenu zaproponowano heksacyjanożelazian(III) potasu jako środek utleniający.

Ellington ulepszył metodę otrzymywania poliin. Zamiast alkinów i soli miedzi(I), takich jak chlorek, które początkowo wprowadzał do roztworu, zaproponował np. przyjmowanie octanu miedzi(II), który utleniałby alkin w innym rozpuszczalniku organicznym – pirydynie – przy temperatura 60-70 ° С.

Ta modyfikacja umożliwiła otrzymanie z diyn znacznie większych i bardziej stabilnych cząsteczek - makrocykli.