氯化铜(Cupric chloride),
无机化合物,化学式CuCl2。氯化铜是
共价化合物,为平面链状。易从空气中吸湿而变成蓝绿色斜方晶体
二水合氯化铜CuCl2·2H2O。氯化铜外观为黄棕色粉末,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。其水溶液对石蕊呈酸性反应。
理化特性
物理性质
熔点:620℃
沸点:993℃
密度:3.386g/cm3
logP:1.3765
外观:黄棕色粉末
溶解性: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。
化学性质
氯化铜热稳定性不如
氯化亚铜,但在水溶液中较氯化亚铜稳定。无水氯化铜(II)极易溶于水形成蓝绿色溶液,在浓盐酸中溶液因形成[CuCl4]2-等配离子而呈黄绿色。与氨作用,生成美丽的深蓝色铜氨配位离子[Cu(NH3)4]2+,由氨溶液中可析出二氯化四氨合铜(II)[Cu(NH3)4]Cl2·2H2O晶体。此配位离子溶于醋酸时,形成醋酸铜氨液,可用作
一氧化碳的吸收剂。氯化铜与强碱作用,形成浅蓝色的
氢氧化铜。与还原性阴离子如I-、CN-等作用,形成亚铜盐(或配合物)沉淀。
1.分解反应
铜与氯有较强的结合力,加温至993℃时,仍得不到单体铜。
2CuCl2=2CuCl+Cl2↑(加热到993℃)
2.与磷酸、亚磷酸、次磷酸反应
CuCl2+2H3PO4=Cu(PO3)2+2HCl+2H2O(加热)
3CuCl2+2H3PO4=Cu3(PO4)2↓+6HCI
2CuCl2+H3PO3+H2O=2CuCl↓+H3PO4+2HCl
6CuCl2+2H3PO2=6CuCl↓+H3PO3+3HCl+POCl3
3.与碱反应
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓
CuCl2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]Cl2+4H2O
4.与还原剂反应
CuCl2+Cu=2CuCl
CuCl2+Cu+2HCl(浓)=2H[CuCl2]
CuCl2+H2=Cu+2HCl
CuCl2+Fe=FeCl2+Cu
2CuCl2+2KI=2CuCl↓+2KCl+I2↓
2CuCl2+4KI=2CuI↓+4KCl+I2↓
2CuCl2+SnCl2=2CuCl↓+SnCl4
2CuCl2+Cu2S=S+4CuCl
6CuCl2+2NH4Cl=6CuCl+8HCl+N2↑(加热)
2CuSO4+2NaCl+SO2+2H2O=2CuCl↓+2NaHSO4+H2SO4
5.复分解反应
3CuCl2+As2S3=3CuS+2AsCl3
CuCl2+H2S=CuS↓+2HCl
CuCl2+2KCN=Cu(CN)2↓+2KCl
CuCl2+Ag2S=CuS↓+2AgCl↓
6.水解反应
氯化铜CuCl2水解时,它的水溶液显酸性:
CuCl2+2H2O⇌Cu(OH)2+2HCl
Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+
氯化铜是一个对多种官能团化合物有效的氯化试剂,能实现羰基化合物如
丁醛的α-氯化反应。反应通常在含氯化锂的极性溶剂中进行。
氯化铜也能实现芳香环化合物的氯化反应,如在四氯化碳中作用于苯酚或烷氧基苯化合物实现邻位或对位的氯化反应(式2)。
含活泼亚甲基的化合物如9-烷氧基-10-甲基蒽与氯化铜反应能得到偶联产物(式3),然而结构相似的9-烷基-苄基蒽在氯化铜作用下则发生自由基反应得到10-苯亚甲基蒽(式4)。
酮或酯在
二异丙基氨基锂LDA作用下得到的锂化烯醇式结构能被氯化铜氧化为1,4-二羰基化合物。如叔丁基甲基酮和苯乙酮在LDA和氯化铜作用下发生交叉偶联反应(式5)。
氯化铜能催化β-二羰基化合物对芳基偶氮烯烃的1,4-加成反应,得到相应的吡咯衍生物(式6)。此外,氯化铜还能催化水、醇和芳香胺对芳基偶氮烯烃的加成反应(式7)。
在氧气存在时,氯化铜能氧化苯酚为
苯醌化合物。如在CuCl2/胺/O2催化下将
2,3,6-三甲基苯酚转换为三甲基对苯醌(式8)。此外,烷氧基苯酚,甚至苯并恶唑也能被氯化铜和氯化铁体系氧化(式9)。
氯化铜和胺形成的配合物能有效催化2-萘酚的氧化偶联反应,得到对称的1,1'-二萘基-2,2'-二酚(式10)。
除了胺配体外,烷氧基配体也能与氯化铜作用实现萘酚的氧化偶联,并且选择不同的配体和控制氯化铜与配体的比例能选择性实现底物的自身偶联或交叉偶联反应。如在苄胺配体存在时实现萘酚与萘胺的交叉
偶联反应(式11)。
氯化铜还能催化烷基和芳基磺酰氯对不饱和键的加成反应,如苯磺酰氯与烯烃在氯化铜和碱作用下发生加成反应得到乙烯基砜(式12),苯磺酰氯与苯乙炔在氯化铜和不同添加剂作用下得到顺式或反式β-氯乙烯基砜的反应(式13)。
氯化铜还能与钯配合物反应,如π-烯丙基钯配合物在氯化铜作用下发生氧化断裂反应,释放出
氯化钯,同时得到烯丙基氯化合物(式14)。这种氯化铜对钯配合物的作用可用于实现烯丙基化合物的二聚反应,如1,5-二亚甲基环辛烷在氯化钯和氯化铜作用下发生关环反应(式15)。
此外,氯化铜还能作为钯试剂催化反应中的氧化剂,将还原消除反应后得到的低价钯试剂重新氧化为Pd(II)进入催化循环,从而实现催化反应(式16)。
制备方法
将纯的
二水合氯化铜CuCl2·2H2O用稀盐酸重结晶,以除去其中的碱式盐。然后将其放在干燥的
氯化氢气流中,于140~150℃下脱水,直至重量不再减少时为止。将所得无水物置于盛有浓硫酸和氢氧化钠的干燥器中,以除去附着在晶体上的氯化氢。
用
二氯亚砜处理二水合氯化铜(II),也可制得棕色无水氯化铜(II)。干燥氯气与
铜在450℃反应也得到相同的产物。金属铜溶于
王水后用盐酸蒸干几次得到二水合氯化铜(II),将其溶液浓缩时得蓝色二水合物晶体。氧化铜(II)或碳酸铜(II)溶于盐酸后蒸发也得到二水合氯化铜(II)晶体。此水合物加热至100℃以上则分解为黄色无水氯化铜(II);若用
五氧化二磷脱水,虽在室温此二水合物亦能分解为无水物。
应用领域
合成领域
氯化铜能够催化多种有机物产生偶联反应:含活泼亚甲基的化合物如9-烷氧基-10-甲基蒽与氯化铜作用发生偶联反应,结构相似的9-烷基-苄基蒽在氯化铜下发生偶联反应,叔丁基甲基酮和苯乙酮在LDA和氯化铜作用下发生交叉偶联反应,氯化铜和胺形成的配合物能有效催化2-萘酚的氧化偶联反应等。作为有机物催化剂:氯化铜催化β-二羰基化合物对芳基偶氮烯烃的1,4-加成反应,氯化铜还能催化烷基和芳基磺酰氯对不饱和键的
加成反应等。
工业领域
由于金属离子能与锦纶纤维等织物发生络合反应,故氯化铜常被用作
媒染剂。不同金属离子跟锦纶纤维相结合的能力不同,导致织物媒染后的颜色色光存在一定的差异。经研究得出茶叶染料、桔子皮染料和石榴皮染料这三种天然染料最适宜的媒染剂为铜媒染剂,最佳铜媒染剂用量分别为10%、12%和16%,且铜媒染剂处理后的锦纶织物颜色更深、更暗。
石油除汞,经过高压水热活化和CuCl2溶液浸渍组合改性后的石油焦对单质汞具有优异的脱除效率,其除汞性能随着CuCl2溶液浓度的增大而提高;在100~250℃范围内,随着吸附温度的升高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过程中的一道工序。覆铜箔板在图形电镀之后,通过蚀刻加工形成印制电路。氯化铜酸性蚀刻液具有安全稳定、蚀刻速率快等特点,是印刷线路板蚀刻中广泛应用的一种蚀刻液。
农业领域
氯化铜常用于合成
碱式氯化铜:2CuCl2+3NaOH→Cu2(OH)3Cl+3NaCl
碱式氯化铜是常用的饲料添加剂,碱式氯化铜的生物学有效性和生物安全性明显高于
硫酸铜,而铜的使用量比硫酸铜减少25%~30%,因此不仅降低饲料成本,而且可大大减少铜排泄对环境的污染,对保护生态环境有重要意义。另外,碱式氯化铜加到饲料中还可改进饲料的氧化稳定性。同时碱式氯化铜(
氧氯化铜)作为一种保护兼治疗作用的新型杀菌剂,它不仅价格低廉,施用方便,而且防效明显优于灭病丰和百菌清,具有很好的防治效果,是值得推广施用的一种新型杀菌剂。
医疗领域
氯化铜在碱性溶液中,能被葡萄糖等还原剂还原成氯化亚铜,氯化亚铜水解生成红色的氧化亚铜水合物,利用此一特点,可检查糖尿病:
2CuCl2+2NaOH+C6H12O6→2CuCl+C6H12O7+2NaCl+H2O
气体分析
在气体分析中应用最广泛的一氧化碳吸收剂是氨性氯化亚铜和酸性氯化亚铜溶液,氯化铜因容易制得氯化亚铜而被广泛使用。
Cu2Cl2+2CO=Cu2Cl2·2CO
Cu2Cl2·2CO+4NH3+2H2O=H4NOOC-Cu-Cu-COONH4+2NH4Cl
计算化学数据
数据:
1.疏水参数计算参考值(XlogP):无
2.氢键供体数量:0
3.氢键受体数量:0
4.可旋转化学键数量:0
5.互变异构体数量:无
6.拓扑分子极性表面积0
7.重原子数量:3
8.表面电荷:0
9.复杂度:2.8
10.同位素原子数量:0
11.确定原子立构中心数量:0
12.不确定原子立构中心数量:0
13.确定化学键立构中心数量:0
14.不确定化学键立构中心数量:0
15.共价键单元数量:1
分子结构数据
数据:
1、 摩尔折射率:无可用
2、 摩尔体积(cm3/mol): 无可用
3、 等张比容(90.2K):无可用
4、 表面张力(dyne/cm):无可用
5、 极化率:无可用
安全措施
环境危害
铜作为重金属之一,随着工业化、城市化的迅猛发展,重金属造成环境污染越来越严重。土壤重金属污染是土壤污染中最突出的问题之一,在中国,土壤重金属的主要污染源是污灌、污泥施用、矿山开采与冶炼等。重金属被生物吸收后通常在生物体内积累和转化,从而对人类和动物健康产生潜在的威胁,正由于重金属污染产生积累性、不可逆性和长期性等后果,这一领域的研究一直是国内外环境科学、生态科学等领域的研究热点。
通过盆栽试验研究了重金属Cu污染对土壤动物群落结构及其生态学指标的影响,结果表明,随着Cu污染程度的增加,土壤动物的种类数和个体数密度急剧减少,以重金属污染指数Pi来表征Cu的污染程度时,土壤动物多样性指数、种类数、均匀度指数都随着污染指数的增加而减少,呈显著负相关。
危险性
危险性类别:第8.3类 其它腐蚀品
侵入途径:吸入、食入
健康危害:对眼、皮肤和呼吸道有刺激性。遇热产生铜烟尘,吸入引起金属烟雾热。口服引起出血性胃炎及肝、肾、中枢神经系统损害及溶血等,重者死于休克或肾衰。
环境危害:对环境有害。
燃爆危险:不燃,无特殊燃爆特性。
危害防治
监测方法:火焰原子吸收光谱法。
工程控制:密闭操作,局部排风。
呼吸系统防护:空气中粉尘浓度超标时,必须佩戴过滤式防尘呼吸器。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿橡胶耐酸碱服。
手防护:戴橡胶耐酸碱手套。
其他防护:工作场所禁止吸烟、进食和饮水,饭前要洗手。工作完毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。
皮肤接触:脱去污染的衣着,用大量流动清水或0.1mol/L的碳酸氢钠溶液冲洗,就医。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗,就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸、心跳停止,立即进行心肺复苏术。就医。
食入:用0.1%
亚铁氰化钾洗胃。给饮牛奶或蛋清。就医。
密闭操作,局部排风。防止粉尘释放到车间空气中。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。避免产生粉尘。避免与钠、钾接触。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
应急行动:隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘口罩,穿防腐、防毒服。穿上适当的防护服前严禁接触破裂的容器和泄漏物。尽可能切断泄漏源。用塑料布覆盖泄漏物,减少飞散。勿使水进入包装容器内。用洁净的铲子收集泄漏物,置于干净、干燥、盖子较松的容器中,将容器移离泄漏区。
危险特性:本身不能燃烧。遇钾、钠剧烈反应。具有腐蚀性。
灭火方法:该品不燃。根据着火原因选择适当灭火剂灭火。
灭火注意事项及措施:消防人员必须穿全身耐酸碱消防服、佩戴空气呼吸器灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束。
废弃物性质:危险废物
废弃处置方法:在污水处理厂处理和中和。重复使用容器或在规定场所掩埋。
废弃注意事项:处置前应参阅国家和地方有关法规。
安全标志
危险运输编码:UN 3264 8/PG 3
危险品标志:危害环境
安全标识:S61
危险标识:R51/53
毒理资料
急性毒性:
大鼠经口LD50:140mg/kg
致突变性:微生物致突变:酿酒酵母100μmol/L。DNA损伤:大肠杆菌50μmol/L/2D。
储存运输
危险货物编号:83503
UN编号:2802
包装类别:Ⅲ类包装
包装标志:腐蚀品;有毒品
储存方法
塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;(内包装禁用金属容器)。
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装必须密封,切勿受潮。应与钠、钾、食用化学品等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
运输方法
起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与活性金属、食用化学品、等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。
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。
成分检验
氯化铜的成分用
碘量法来分析。氯化铜CuCl2与
碘化钾KI作用,生成黄白色的
碘化亚铜CuI和游离的
碘I2。这游离的碘以
硫代硫酸钠标准溶液滴定。反应式如下
2CuCl2+4KI=2CuI+I2+4KCl
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
操作:称取试品0.5g,置于300mL的锥形烧瓶中,加水100mL,搅动以使溶解,加6倍硫酸溶液15mL和10%碘化钾溶液20mL,等待5min,使作用完全。用0.1倍硫代硫酸钠溶液滴定所放出的碘,在滴至黄色即将消失时,再加入淀粉溶液数毫升作指示剂,立呈蓝色,继续以0.1倍Na2S2O3滴定,滴至蓝色消失为止。