Kobber(I)acetylenid: fremstilling og egenskaber

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 17:43

Kobberacetylid er en organometallisk binær forbindelse. Denne formel har været kendt af videnskaben siden mindst 1856. I krystaller danner det et monohydrat med formlen Cu₂C₂×H_{2O. Termisk ustabil, eksploderer ved opvarmning.}

Bygning

Kobberacetylenid er en binær forbindelse. Det er muligt i den betinget at skelne en negativt ladet del - anion C²⁻₂, og en positivt ladet del - kobberkationer Cu +. Faktisk er en sådan opdeling betinget: i forbindelsen er der kun en brøkdel af ionbindingen, selvom den er større sammenlignet med H-C≡-bindingen. Men denne binding har også en meget stærk polaritet (som for en kovalent) på grund af det faktum, at carbonatomet med en tredobbelt binding er i sp-hybridisering - dets relative elektronegativitet er større end i sp^{3 3} hybridiseringer (enkeltbinding) eller sp² (dobbeltbinding). Det er det, der gør det relativt nemt for kulstof i acetylen at sp alte et brintatom fra sig selv og erstatte det med et metalatom, det vil sige at udvise de egenskaber, der ligger i syrer.

Modtag

Den mest almindelige måde at opnå kobberacetylenid på i laboratoriet er at lede gasformig acetylen gennem en ammoniakopløsning af kobber(I)chlorid. Som et resultat dannes et uopløseligt bundfald af rødlig acetylenid.

I stedet for kobber(I)chlorid kan du også bruge dets hydroxid Cu_{2O. I begge tilfælde er det vigtige, at den faktiske reaktion er med kobberammoniakkomplekset.}

Fysiske egenskaber

Kobberacetylenid i sin rene form - mørke rødbrune krystaller. Faktisk er dette et monohydrat - i sedimentet svarer hvert molekyle acetylenid til et molekyle vand (skrevet som Cu₂C₂×H _{2 O). Tørt kobberacetylenid er eksplosivt: det kan detonere, når det opvarmes (det er mindre termisk stabilt end sølvacetylenid), såvel som under mekanisk belastning, såsom ved stød.}

Ved denne lejlighed er der en antagelse om, at kobberrør i den kemiske industri er til stor fare, da der under langvarig drift dannes acetylenid indeni, som så kan føre til en kraftig eksplosion. Dette gælder især for den petrokemiske industri, hvor kobber, såvel som dets acetylenider, også bruges som katalysatorer, hvilket øger risikoniveauet.

Kemiske egenskaber

Vi har allerede sagt, at carbon med en tredobbelt binding i acetylen er meget mere elektronegativ end for eksempel carbon med en dobbeltbinding (som i ethylen) eller en enkeltbinding (i ethan). Acetylens evne til at reagere mednogle metaller, donere en hydrogenion og erstatte den med en metalion (for eksempel reaktionen af dannelsen af natriumacetylenid under interaktionen af acetylen med metallisk natrium) bekræfter dette. Vi kalder denne evne hos acetylen en af de sure egenskaber i overensstemmelse med Brønsted-Lowry-teorien: ifølge den bestemmes et stofs surhedsgrad af dets evne til at adskille en proton fra sig selv. Acetylens surhedsgrad (også i kobberacetylenid) kan betragtes i forhold til ammoniak og vand: når et metalamid reagerer med acetylen, dannes acetylenid og ammoniak. Det vil sige, at acetylen donerer en proton, hvilket karakteriserer den som en stærkere syre end ammoniak. I tilfælde af vand nedbrydes kobberacetylenid og danner acetylen - det accepterer en proton af vand, hvilket viser sig at være en mindre stærk syre end vand. Så i den relative række af surhedsgrad (ifølge Brönsted - Lowry) er acetylen en svag syre, der er et sted mellem vand og ammoniak.

Kobber(I)-acetylenid er ustabilt: I vand (som vi allerede ved) og i sure opløsninger nedbrydes det ved frigivelse af acetylengas og et rødbrunt bundfald - kobber(I)oxid eller et hvidt bundfald kobber(I)chlorid i, når det fortyndes med s altsyre.

For at undgå en eksplosion udføres nedbrydningen af acetylenid ved skånsom opvarmning, mens den er våd i nærværelse af en stærk mineralsyre, såsom fortyndet salpetersyre.

Brug

Reaktionen ved dannelse af kobber(I)acetylenid kan være kvalitativ til påvisning af terminale (med en tredobbelt binding for enden) alkyner. Indikatoren er udfældningen af uopløselig rød-brunt bundfald af acetylenid.

I produktion med stor kapacitet - for eksempel i petrokemi - bruges kobber(I)-acetylenid ikke, fordi det er eksplosivt og ustabilt i vand. Der er dog flere specifikke reaktioner forbundet med det i den såkaldte fine syntese.

Kobber(I)acetylenid kan også bruges som et nukleofilt reagens i organisk syntese. Især spiller det en vigtig rolle i syntesen af polyyner - forbindelser med flere skiftende tripel- og enkeltbindinger. Kobber(I)-acetylenider i en alkoholisk opløsning oxideres af atmosfærisk oxygen og kondenserer til dannelse af diyner. Dette er Glaser-Ellington-reaktionen, opdaget i 1870 og senere forbedret. Kobber(I) spiller her rollen som katalysator, da det ikke selv forbruges i processen.

Senere blev kaliumhexacyanoferrat(III) foreslået som et oxidationsmiddel i stedet for oxygen.

Ellington forbedrede metoden til at opnå polyiner. I stedet for alkyner og kobber(I)-s alte, såsom chlorid, som f.eks. oprindeligt blev indført i opløsningen, foreslog han at tage kobber(II)acetat, som ville oxidere alkynen i mediet af et andet organisk opløsningsmiddel - pyridin - kl. en temperatur på 60-70 ° С.

Denne modifikation gjorde det muligt fra diynes at opnå meget større og mere stabile molekyler - makrocykler.