Синтез хлорида меди (I)

Благодаря своей способности окрашивать пламя в синий цвет, хлорид меди (I) находит применение в пиротехнике для изготовления составов цветных огней. Синие огни являются наиболее капризными, и насыщеность цвета завист как от качества хлорида меди (I), так и от топливно-окислительной основы состава.

Хлорид меди (I) — представляет собой белое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Растворим в соляной кислоте и водном растворе аммиака с образованием бесцветных растворимых комплексов. Как и большинство соединений меди (I), он химически малоустойчив. Во влажном состоянии и на воздухе он окисляется, имеет склонность к гидролизу и диспропорционированию. Разлогается под действием света, особенно в присутствии восстановителей. Поэтому, получить его в чистом виде довольно сложно, обычно полученный продукт имеет в разной степени зеленоватую окрсаку, которая практически неизбежна, и что бы получить беложный продукт, необходимо защищать его от окисления во время синтеза. Хранить его необходимо в темном прохладном месте, желательно без достпа воздуха и влаги.

Так как на насыщенность синей окраски пламени влияет именно хлорид меди (I), то наличие продукта окисления, основного хлорида меди (II) - не приветсвуется, хотя и не имеет весомого значения. Но гораздо большее влияние на чистоту пламени могут оказать влияние примеси солей металлов, способных окрашивать пламя в другой цвет. Особенно опасен натрий, соли которого дают интенсивно желтое окрашивание, способное забить синию окраску пламени хлорида меди. Поэтому, соли натрия и других металлов нужно исключить из синтеза.

Хлорид меди (I) можно получить двумя способами: восстановлением соединений меди (II), или исходя из оксида меди (I), растворяя его в соляной кислоте. Соединения меди (II) можно восстанавливать различными восстановителями, способными восстанавливать в нейтральной или кислой среде в присутвии хлорид-ионов, например аскорбиновой кислотой. Но в виду указанных выше требований к хлориду меди (I), это не желательно, так как это приводит к загрязнению реактива. Поэтому, лучше восстанавливать раствор хлорида меди (II) порошком металлической меди.

Более удобным способом будет растворение оксида меди (I) в соляной кислоте:

Cu2O + 2HCl —> 2CuCl + H2O

Cu2O + 4HCl —> 2H[CuCl2] + H2O

Вторая реакция идёт при избытке соляной кислоты, причём хлорид меди не выпадает в виде осадка а остаётся в растворе за счёт образования бесцветного нестойкого хлоридного комплекса, который распадается при разбавлении раствора:

H[CuCl2] —> CuCl + HCl

Хлорид меди (I) при этом выпадает в осадок. Благодаря этой реакции возможна очистка хлорида меди от механических примесей, фильтрованием раствора.

Выполнение синтеза

К 50 г оксида меди (I) прибавляют 125 мл концентрированной соляной кислоты. Хорошо перемешивают до полного растворения оксида меди (I), при необходимости подогревают. При этом цвет полученного раствора скорее всего будет не бесцветным, как должно быть в теории, а от зеленоватого до тёмного буро-зелёного, что свидетельствует о наличии продукта окисления - хлорида меди (II), который даёт с хлоридом меди (I) темно-бурый раствор.

Полученный раствор охлаждают и фильтруют через бумажный фильр, для удаления механических примесей, которые могут присутствовать в исходном оксиде меди. Фильтрованный раствор разбавляют дистилированной водой в 3-6 раз. При этом CuCl выпадает в виде белого, сравнительно крупного и быстро оседающего осадка, а CuCl2 остаётся в растворе, придавая ему голубоватую окраску. Осадок отстаивают и декантируют надосадочную жидкость. Осадок промывают несколько раз декантацией примерно 250 мл 1% раствором соляной кислоты до практически полного обесцвечивания промывных вод. Промывка разбавленным раствором соляной кислоты необходима для предотвращения гидролиза полученного CuCl, который при промывке чистой водой гидролизвуется, окрашиваясь в желтый цвет за счёт образования CuOH.

Промывные воды максимально сливают с осадка, и затем промывают 1-2 раза чистым метиловым спиртом, количественно переносят на воронку Бюхнера, фильтруют и ещё 2 раза промывают чистым метиловым спиртом. Воронку накрывают чистой, тонккой и неповреждённой полиэтиленовой плёнкой, хорошо затягивают полиэтилен резинкой, и хорошенько отжимают под вакуумом.

Отжатый хлорид меди (I) извлекают с фильра, измельчают при необходимости и переносят в круглодонную колбу. К колбе полключают вакуум (водоструйного насоса), с остаточным давлением не выше 30 мм. рт. столба, и сушат хлорид меди (I) в вакууме при комнатной температуре, без нагрева. Высушенный осадок хлорида меди (I) должен быть легкосыпучим и пылить при встряхивании.

Полученный по данной методике, при должном соблюдением всех условий синтеза продукт имеет белоснежный цвет, и хорошо сохраняется годами в тёмном прохладном месте, без достпа воздуха. Выход примерно 60-70%.

Elements.dp.ua » Химия » Статьи по химии » Синтез хлорида меди (I)