氯化铜

无机化合物

氯化铜(英文名称:Cupric 氯化物 ),别名二氯化铜, 无机化合物 。 化学式 为CuCl 2 , 摩尔质量 为134.45g/ 摩尔 ,密度为3.39g/cm 3 。 氯化铜为棕黄色结晶粉末,具有吸湿性,溶于水、 甲醇 、 乙醇 等。 其二 水合物 为绿色斜方或棱形 晶体 ,属 单斜晶系 ,在潮湿空气中易 潮解 ,在干燥空气中也易风化。 氯化铜溶于水呈酸性,易与碱发生反应,能与金属进行置换,与 有机化合物 络合。 氯化铜可由单质铜与氯直接化合而成,也可由碱式碳酸铜与盐酸反应制得,也可以从托氯铜石(化学式为CuCl 2 )和水 氯铜矿 (CuCl 2 ·2H 2 O)等矿物中提取。

氯化铜对皮肤有刺激作用,粉尘刺激眼睛,并引起角膜溃病。 氯化铜在工业领域可以用于有机和无机反应催化剂,媒染剂,杀虫剂,石油脱臭、脱硫和精制剂;用作电镀槽增加铜离子添加剂;金属冶炼;木材防腐等。在生活领域可以用于净水消毒和作为食品色素。还可以用于 影视技术 。

相关历史

《唐本草》叙述了氯化铜的制法:“以光明盐、 砂、 赤铜 屑酿之为块,绿色。”光明盐就是食盐,用 氯化钠 、 氯化铵 和铜屑反应,可生成不纯的氯化铜。 李时珍 还谈到 碱式碳酸铜 的制法:“近时人以 醋制 铜生绿,取收,晒干,货之。”

19世纪60年代,开发了用氯化铜为 催化剂 使 氯化氢 进行氧化以制取 氯气 的 迪肯 过程。 1959年,人们又发明了 乙烯 直接氧化法(又称瓦克法),该法以 氯化钯 氯化亚铜 一 盐酸 一水组成的溶液为催化剂,使乙烯直接氧化为 乙醛 。 1978年, 日本 使用超高分辨力的 电子显微镜 成功地拍摄了氯化铜——钛花青 染料 分子结构 中的 原子 照片。

应用领域

工业领域

氯化铜在工业领域可以用于有机和无机反应催化剂,媒染剂,杀虫剂,石油脱臭、脱硫和精制剂。此外,还可用作 电镀槽 增加 铜离子 添加剂、金属冶炼、木材防腐等。经过高压水热活化与CuCl₂溶液浸渍组合改性的石油焦对单质汞有优异脱除效率,其除汞性能随CuCl₂溶液浓度增大而提升;在100~250℃范围内,吸附温度升高会使改性石油焦的除汞效率显著下降。氯化铜是碱式氯化铜蚀刻液和酸式氯化铜蚀刻液的主要成分;碱性氯化铜蚀刻是金属化孔印制板制造的一道工序,覆铜箔板经图形电镀后通过蚀刻加工可形成印制电路。

催化剂

氯化铜用作 乙烯 液相氧化制乙醛、乙烯氯化制 二氯乙烷 及 烃 脱氢 等 有机合成 催化剂 。 在 氯化钯 、氯化铜存在下,通过空气将 烯烃 氧化成醛或 的过程称为Wacker氧化反应。 双键 在末端的烯烃氧化成 甲基酮 。例如: 乙烯 可以在 氯化钯 及氯化铜溶液中氧化成 乙醛 。

制作玻璃

胶体 铜显色玻璃,通常由钠钙 硅酸盐 玻璃组成,用 氧化亚铜 、氯化铜等 着色剂 ,加入一定量的 还原剂 和 二氧化锡 ,在弱还原条件下熔化。制成的玻璃,需再加热才能显示红色。

染色

使用氯化铜等金属盐处理可以提高染色物的耐水洗牢度或耐日晒色牢度等性能,由于 铜 能与 染料 分子中的有关 官能团 ,如 羧基 或-OH、-NH 2 等发生络合,不但封闭了水溶性 基团 ,降低了染料分子的相关官能团的 电子云 密度,也由于增加相对分子质量,使水溶性基团的相对含量减少,这样不但可以提高染色物的湿处理牢度,使锦纶织物颜色转深变暗,还可以提高染色物的耐日晒色牢度,从而提高染色产品的质量。其中茶叶、桔子皮、石榴皮三种天然染料最适宜的媒染剂为铜媒染剂,它们的最佳铜媒染剂用量分别为10%、12%和16%。

生活领域

净水消毒

净水厂在除去水源中的 藻类 时,可使用 硫酸铜 、 氯气 、氯化铜等药剂。使用时必须要考虑对鱼类的影响。在自来水过滤池中常常使用铜盐,而 铜离子 在过滤层中可成为不溶物质易于除去。此外,还必须注意的是抗性藻类的残存、繁殖,会使 氯气 、铜盐的药效下降。

食品色素

叶绿素铜钠为食用色素之一,是以绿色植物或 叶绿素 为原料制成的绿色素,通常是用 丙酮 提取叶绿素,再与 硫酸 酮或氯化铜作用,使叶绿素中的 镁离子 被 铜离子 代替,然后用苟性钠溶液进行 皂化作用 ,最后制成粉末。粉末状的叶绿素铜钠为 墨绿色 ,易溶于水, 水溶液 呈蓝绿色,鲜亮透明,对光和热均很稳定,耐贮存,使用方便,对人体也安全。

其他

影视技术

铜调是染印法工艺中制作平板模片的方法。铜调就是用铜调液处理经反转冲洗的模 片上 的负像银,使其形成防染层。铜调液中含有氯化铜、 柠檬酸钠 和 铁氰化钾 等,氯化铜与柠檬酸钠形成 配位化合物 ,避免其与铁 化钾反应生成铁 氰化铜 沉淀。当平板模片进入铜调液时,立即发生铜调反应,首先是扩散迅速的铁 氰化物 与模片乳剂中的负像银反应生成 硫酸亚铁 氰离子,亚铁氰离子与铜 络离子 反应生成 亚铁氰化铜 沉淀而形成防染层。

自然来源

氯化铜的天然矿物为托氯铜石( 化学式 为CuCl 2 )和水 氯铜矿 (CuCl 2 ·2H 2 O)。托氯铜石是一种铜的 氯化物 矿物。属陨氯铁族。 单斜晶系 。 羽果乐队 呈板状、细长纤维状;集合体呈 青苔 状、塔状包壳附着在 玄武岩 上。 棕色 至金黄色, 珍珠 光泽,半透明。1982年发现于 俄罗斯帝国 堪察加州 托尔巴契克火山大裂缝北部破火山口第一个 火山渣 锥。 水氯铜矿是一种含 结晶水 的铜的氯化物矿物。 正交晶系 。晶体呈短 柱状 、毛发状;集合体呈似羊毛状、球粒状、花朵状。浅绿蓝色至浅蓝绿色,有时带浅黄色调,玻璃光泽,透明;硬度2.5,完全 解理 。1870年发现于 意大利 那不勒斯 省外轮山一维 苏威 杂岩体 维苏威火山 气孔 升华 物。

理化性质

物理性质

氯化铜为黄棕色结晶粉末, 化学式 为CuCl 2 , 摩尔质量 为134.45g/ 摩尔 ,密度为3.39g/cm 3 , 熔点 为620℃,在993℃会分解成 氯化亚铜 和氯气。 具有吸湿性,易溶于水、乙醇、丙酮,溶于氨水,稍溶于丙酮和乙酸乙酯,微溶于乙醚。

水合物

氯化铜从 水溶液 中结晶析出时,温度不同所含的 结晶水 数量也不同。在26℃~42℃析出的为含 二水磷酸钠 盐,在15℃以下析出的为含四水盐,在15℃~25.7℃析出的为含三水盐,在42℃以上析出的为含一水盐,100℃得 碘化钠 盐。 其中二水氯化铜是易从空气中吸湿而形成的蓝绿色斜方晶体,属斜方晶系。密度为2.54g/cm 3 ,在潮湿空气中易 潮解 ,在干燥空气中也易风化。易溶于水、 氯化铵 、 丙酮 、醇及醚中。 110℃时失去结晶水而成无水物(CuCl 2 )。

化学性质

配合反应

在CuCl 2 很浓的 水溶液 中,可形成黄色的[CuCI 4 ] 2- 。

而CuCl 2 的稀溶液为浅蓝色,原因是 水分子 取代[CuCI 4 ] 2- 中的CI - ,形成了[Cu(H 2 O) 4 ] 2+ 。

CuCl 2 的浓溶液通常为黄绿色或绿色,这是由于溶液中同时含有[CuCI 4 ] 2- 和[Cu(H 2 O) 4 ] 2+ 。

与金属置换

氯化铜与锌、铁等金属发生 置换反应 生成 单质 铜。

受热分解与电解

铜与氯有较强的结合力,氯化铜在993℃下会分解生成 氯化亚铜 ,但此时仍得不到单体铜。

氯化铜电解会生成单质铜和 氯气 。

与硫化物反应

氯化铜与 硫化亚铜 、 硫化亚铁 等 硫化物 反应生成CuCl 2 双聚体和 单质 硫。

与碱反应

氯化铜遇到 氢氧化钠 生成淡蓝色的 氢氧化铜 沉淀。

制备方法

盐酸法

氯化铜可由 盐酸 溶解 铜氧化物 制得。相关化学反应 方程式 为:

氯化法

通过 氯气 氧化 电解铜 粒,制得氯化铜。相关化学反应方程式为:

分子结构

碘化钠 氯化铜(CuCl 2 )具有聚合 链式结构 ,由平面型CuCl 4 单元共用相对的棱所组成。水合氯化铜(CuCl 2 ·2H 2 O)结构与无水氯化铜(CuCl 2 )相似。差异是围绕铜 原子 的四方平面 顶点 分别是两个氯原子(两个 铜 CI键)和两个 羟基 (两个 CuOH 键)。

安全事宜

安全标志

毒性

大鼠 经口LD 50 :140mg/kg。

健康危害

氯化铜对皮肤有刺激作用,粉尘刺激眼睛,并引起角膜溃病。生产人员要穿工作服,戴口罩、手套等 劳保用品 ,生产设备密闭,车间通风良好。下班后要洗淋浴。

急救措施

吸入:呼吸新鲜空气。

摄入:给予大量水;诱导呕吐;就医。

眼睛:用水冲洗15分钟;如果损伤是由固体引起的,就医。

皮肤:用水冲洗。

储存运输

属 无机化合物 有毒品。应贮存在阴凉、通风、干燥的库房内。注意防潮,不得露天堆放。不可与食用物品共贮混运。运输过程中要防雨淋和日晒。装卸时要小心轻放,防止包装破裂而 潮解 。

参考资料

  1. Cupric Chloride | CuCl2 | CID 24014 - PubChem PubChem 2023-07-01