CLORETO DE COBRE (I) (CUCL): ESTRUTURA, PROPRIEDADES, USOS - QUÍMICA - 2025

O cloreto de cobre (I) é um composto inorgânico constituído por cobre (Cu) e cloro (Cl). Sua fórmula química é CuCl. O cobre neste composto tem valência +1 e o cloro -1. É um sólido cristalino branco que, quando exposto ao ar por um longo tempo, adquire uma coloração esverdeada devido à oxidação do cobre (I) a cobre (II).

Ele se comporta como o ácido de Lewis, exigindo elétrons de outros compostos que são bases de Lewis, com os quais forma complexos ou adutos estáveis. Um desses compostos é o monóxido de carbono (CO), então a capacidade de ligação entre os dois é usada industrialmente para extrair CO de fluxos de gás.

Cloreto de cobre (I) purificado (CuCl). Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Possui propriedades ópticas que podem ser utilizadas em semicondutores emissores de luz. Além disso, os nanocubos de CuCl têm grande potencial para serem usados ​​em dispositivos para armazenar energia de forma eficiente.

É utilizado na arte da pirotecnia porque em contato com uma chama produz uma luz azul esverdeada.

Estrutura

O CuCl é composto pelo íon cuproso Cu ⁺ e pelo ânion cloreto Cl ^-. A configuração eletrônica do íon Cu ⁺ é:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ⁰

e é porque o cobre perdeu o elétron da camada 4s. O íon cloreto tem a configuração:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶

Pode-se observar que ambos os íons possuem suas conchas eletrônicas completas.

Este composto cristaliza com simetria cúbica. A imagem abaixo mostra o arranjo dos átomos em uma unidade cristalina. As esferas rosa correspondem ao cobre e as verdes ao cloro.

Estrutura do CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

• Cloreto de cobre (I)
• Cloreto cuproso
• Monocloreto de cobre

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino branco que em contato prolongado com o ar oxida e fica verde.

Peso molecular

98,99 g / mol

Ponto de fusão

430 ºC

Ponto de ebulição

Aproximadamente 1400 ºC.

Densidade

4,137 g / cm ³

Solubilidade

Quase insolúvel em água: 0,0047 g / 100 g de água a 20 ° C. Insolúvel em etanol (C ₂ H ₅ OH) e acetona (CH ₃ (C = O) CH ₃).

Propriedades quimicas

É instável ao ar porque o Cu ⁺ tende a se oxidar a Cu ²⁺. Com o tempo, óxido cúprico (CuO), hidróxido cúprico (CuOH) ou um oxicloreto complexo é formado e o sal torna-se verde.

Cloreto de cobre (I) que foi exposto ao meio ambiente e parcialmente oxidado. Pode conter CuO, CuOH e outros compostos. Benjah-bmm27 / Domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.

Em solução aquosa também é instável, pois uma reação de oxidação e redução ocorre simultaneamente, formando cobre metálico e íon cobre (II):

CuCl → Cu ⁰ + CuCl ₂

CuCl como ácido de Lewis

Este composto atua quimicamente como ácido de Lewis, o que significa que tem fome de elétrons, formando adutos estáveis ​​com compostos que podem fornecê-los.

É muito solúvel em ácido clorídrico (HCl), onde os íons Cl ^- se comportam como doadores de elétrons e ^formam-se espécies como CuCl ₂ ^-, CuCl ₃ ^2- e Cu ₂ Cl ₄ ^2-, entre outras.

Esta é uma das espécies que se formam em soluções de CuCl em HCl. Autor: Marilú Stea.

As soluções aquosas de CuCl têm a capacidade de absorver monóxido de carbono (CO). Esta absorção pode ocorrer quando as referidas soluções são ácidas, neutras ou com amônia (NH ₃).

Nessas soluções estima-se que várias espécies se formem como Cu (CO) ⁺, Cu (CO) ₃ ⁺, Cu (CO) ₄ ⁺, CuCl (CO) e ^-, que depende do meio.

Outras propriedades

Possui características eletro-ópticas, baixa perda óptica em uma ampla faixa do espectro de luz do visível ao infravermelho, baixo índice de refração e baixa constante dielétrica.

Obtendo

O cloreto de cobre (I) pode ser obtido pela reação direta de cobre metálico com cloro gasoso a uma temperatura de 450-900 ° C. Esta reação é aplicada industrialmente.

2 Cu + Cl ₂ → 2 CuCl

Um composto redutor como ácido ascórbico ou dióxido de enxofre também pode ser usado para converter cloreto de cobre (II) em cloreto de cobre (I). Por exemplo, no caso do SO ₂, ele é oxidado em ácido sulfúrico.

2 CuCl ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O → 2 CuCl + H ₂ SO ₄ + 2 HCl

Formulários

Em processos de recuperação de CO

A capacidade das soluções de CuCl de absorver e dessorver monóxido de carbono é usada industrialmente para obter CO puro.

Por exemplo, o processo denominado COSORB usa cloreto de cobre estabilizado na forma de um sal complexo com alumínio (CuAlCl ₄), que se dissolve em um solvente aromático como o tolueno.

A solução absorve CO de uma corrente gasosa para separá-lo de outros gases, como CO ₂, N ₂ e CH ₄. A solução rica em monóxido é então aquecida sob pressão reduzida (isto é, abaixo da atmosférica) e o CO é dessorvido. O gás recuperado desta forma é de alta pureza.

Estrutura do monóxido de carbono onde são observados os elétrons disponíveis para complexar com CuCl. Autor: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Este processo permite obter CO puro a partir do gás natural reformado, carvão gaseificado ou gases derivados da produção do aço.

Em catálise

CuCl é usado como um catalisador para várias reações químicas.

Por exemplo, a reação do elemento germânio (Ge) com cloreto de hidrogênio (HCl) e etileno (CH ₂ = CH ₂) pode ser realizada usando este composto. É também usado para a síntese de compostos orgânicos de silício e vários derivados de enxofre e nitrogênio orgânicos heterocíclicos.

Um polímero de polifenileno éter pode ser sintetizado usando um sistema de catalisador de 4-aminopirina e CuCl. Este polímero é muito útil por suas propriedades mecânicas, baixa absorção de umidade, excelente isolamento contra eletricidade e resistência ao fogo.

Na obtenção de compostos orgânicos de cobre

Os compostos de alquenilcuprato podem ser preparados fazendo reagir um alcino terminal com uma solução aquosa de CuCl e amônia.

Na obtenção de polímeros ligados a metais

O cloreto de cobre (I) pode coordenar-se com polímeros, formando moléculas complexas que funcionam como catalisadores e que combinam a simplicidade de um catalisador heterogêneo com a regularidade de um homogêneo.

Em semicondutores

Este composto é utilizado na obtenção de um material formado por γ-CuCl sobre silício, que possui propriedades fotoluminescentes com alto potencial para ser utilizado como semicondutor emissor de fótons.

Esses materiais são amplamente utilizados em diodos emissores de luz ultravioleta, diodos de laser e detectores de luz.

Em supercapacitores

Este produto, obtido na forma de nanopartículas cúbicas ou nanocubos, possibilita a fabricação de supercondensadores, pois possui uma velocidade de carregamento excelente, alta reversibilidade e pequena perda de capacitância.

Os supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia que se destacam por sua alta densidade de potência, segurança na operação, ciclos rápidos de carga e descarga, estabilidade de longo prazo e são ecologicamente corretos.

Os nanocubos de CuCl podem ser usados ​​em aplicações eletrônicas e de armazenamento de energia. Autor: Tide He. Fonte: Pixabay.

Outros aplicativos

Como o CuCl emite luz azul esverdeada quando exposto a uma chama, ele é usado para preparar fogos de artifício, onde fornece essa cor durante a execução de pirotecnia.

A cor verde de alguns fogos de artifício pode ser devido ao CuCl. Autor: Hans Braxmeier. Fonte: Pixabay.

Referências

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