氯化铜

无机化合物

氯化铜

氯化铜(英文名称:Cupric chloride),别名二氯化铜,无机化合物。化学式为CuCl2,摩尔质量为134.45g/mol,密度为3.39g/cm3。[0]氯化铜为棕黄色结晶粉末,具有吸湿性,溶于水、甲醇、乙醇等。[1]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。[2][3]氯化铜溶于水呈酸性,易与碱发生反应,能与金属进行置换,与有机物络合。[4][5][6]制备氯化铜的方法有盐酸法和氯化法,也可以从托氯铜石(化学式为CuCl2)和水氯铜矿(CuCl2·2H2O)等矿物中提取。[7][8][9][10]氯化铜对皮肤有刺激作用,粉尘刺激眼睛,并引起角膜溃病。[11]氯化铜在工业领域可以用于有机合成催化剂;用作电镀槽增加铜离子添加剂;石油工业脱溴、脱硫和纯化剂;金属冶炼;木材防腐;杀虫剂等。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。[12][13][14][15]

氯化铜(英文名称:Cupric chloride),别名二氯化铜,无机化合物化学式为CuCl2,摩尔质量为134.45g/mol,密度为3.39g/cm3。[1]氯化铜为棕黄色结晶粉末,具有吸湿性,溶于水、甲醇乙醇等。[2]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。[3][4]氯化铜溶于水呈酸性,易与碱发生反应,能与金属进行置换,与有机物络合。[5][6][7]制备氯化铜的方法有盐酸法和氯化法,也可以从托氯铜石(化学式为CuCl2)和水氯铜矿(CuCl2·2H2O)等矿物中提取。[8][9][10][11]

氯化铜对皮肤有刺激作用,粉尘刺激眼睛,并引起角膜溃病。[12]氯化铜在工业领域可以用于有机合成催化剂;用作电镀槽增加铜离子添加剂;石油工业脱溴、脱硫和纯化剂;金属冶炼;木材防腐;杀虫剂等。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[13][14][15][16]

相关历史

《唐本草》叙述了氯化铜的制法:“以光明盐、náo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。李时珍还谈到铜绿的制法:“近时人以醋制铜生绿,取收,晒干,货之。”[17]

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迪肯过程。[18]1959年,人们又发明了乙烯直接氧化法(又称瓦克法),该法以氯化钯一氯化铜盐酸一水组成的溶液为催化剂,使乙烯直接氧化为乙醛[19]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。[20]

工业领域

氯化铜用作电镀槽增加铜离子添加剂;石油工业脱溴、脱硫和纯化剂;金属冶炼;木材防腐;杀虫剂等。[12][21]

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烃类脱氢有机合成催化剂[12][21]在氯化钯、氯化铜存在下,通过空气将烯烃氧化成醛或tóng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:[7]乙烯可以在氯化钯及氯化铜溶液中氧化成乙醛[22]

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。[14]

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,由于金属铜能与染料分子中的有关官能团,如-COOH或-OH、-NH2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。[16]

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。[13]

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。[23]

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、柠檬酸钠铁氰化钾等,氯化铜与柠檬酸钠形成络合物,避免其与铁qíng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离子与模片乳剂中的负像银反应生成亚铁氰离子,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。[15]

自然来源

氯化铜的天然矿物为托氯铜石(化学式为CuCl2)和水氯铜矿(CuCl2·2H2O)。托氯铜石是一种铜的氯化物矿物。属陨氯铁族。单斜晶系晶体呈板状、细长纤维状;集合体呈苔藓状、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。[10]水氯铜矿是一种含结晶水的铜的氯化物矿物。斜方晶系。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。[11]

物理性质

氯化铜为棕黄色结晶粉末,化学式为CuCl2,摩尔质量为134.45g/mol,密度为3.39g/cm3,熔点为630℃,在993℃会分解成氯化亚铜[1][2]具有吸湿性,溶于水、甲醇乙醇等。[2]

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℃得无水盐。[3][4]其中二水氯化铜为绿色斜方或棱形晶体,属单斜晶系[3]密度为2.54g/cm3,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。[4]110℃时失去结晶水而成无水物(CuCl2)。[24]

配合反应

在CuCl2很浓的水溶液中,可形成黄色的[CuCI4]2-。[5]

而CuCl2的稀溶液为浅蓝色,原因是水分子取代[CuCI4]2-中的CI-,形成了[Cu(H2O)4]2+。[5]

CuCl2的浓溶液通常为黄绿色或绿色,这是由于溶液中同时含有[CuCI4]2-和[Cu(H2O)4]2+。[5]

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。[6]

受热分解与电解

氯化铜在993℃下会分解生成氯化亚铜[6]

氯化铜电解会生成单质铜和氯气[6]

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CuCl2双聚体和单质硫。[6]

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。[25]

盐酸法

氯化铜可由盐酸溶解氧化铜制得。相关化学反应方程式为:[9]

盐酸法生产流程图
盐酸法生产流程图

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:[9]

氯化法生产流程图
氯化法生产流程图

分子结构

无水氯化铜(CuCl2)具有聚合链式结构,由平面型CuCl4单元共用相对的棱所组成。水合氯化铜(CuCl2·2H2O)结构与无水氯化铜(CuCl2)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Cu-CI键)和两个羟基(两个Cu-OH键)。[26][5]

无水氯化铜链式结构
无水氯化铜链式结构

安全标志

象形图
腐蚀剂
腐蚀剂
急性毒性
急性毒性
刺激
刺激
环境
环境
GHS危险说明
H301吞咽有毒(急性毒性,口服)
H302+H312吞咽或皮肤接触有害(急性毒性,口服;急性毒性,皮肤)
H302 吞咽有害(急性毒性,口服)
H312 与皮肤接触有害(急性毒性,皮肤)
H315 引起皮肤刺激(皮肤腐蚀/刺激)
H318 造成严重的眼睛损伤(严重的眼睛损伤/眼睛刺激)
H319引起严重的眼睛刺激(严重的眼睛损伤/眼睛刺激)
H335特异性靶器官毒性,单次暴露;呼吸道刺激
H400对水生生物剧毒(对水生环境有害,危害严重)
H410对水生生物毒性很大,影响持久(对水生环境有害,长期危害)
H411对水生生物有毒,影响持久(对水生环境有害,长期危害)

毒性

大鼠经口LD50:140mg/kg。[27]

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。[12]

急救措施

吸入:呼吸新鲜空气。[1]

摄入:给予大量水;诱导呕吐;就医。[1]

眼睛:用水冲洗15分钟;如果损伤是由固体引起的,就医。[1]

皮肤:用水冲洗。[1]

储存运输

无机有毒品。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[12]

参考资料 27

  1. Cupric Chloride | CuCl2 | CID 24014 - PubChem — PubChem
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. 参考 26
  27. 参考 27
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