Оксид меди(I)
Химическое соединение – оксид меди с формулой Cu2O
Оксид меди(I)
Оксид меди(I)
Оксид меди(I)
Элементарная ячейка оксида меди(I)
Элементарная ячейка оксида меди(I)
Имена
Название ИЮПАК
Оксид меди(I)
Другие имена
Оксид меди Оксид
димеди
Куприт
Красный оксид меди
Идентификаторы
  • 1317-39-1 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
  • Интерактивное изображение
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:81908
ChemSpider
  • 8488659 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.013.883
Номер ЕС
  • 215-270-7
КЕГГ
  • С18714 проверятьИ
CID PubChem
  • 10313194
Номер RTECS
  • GL8050000
УНИИ
  • T8BEA5064F проверятьИ
  • DTXSID0034489
  • InChI=1S/2Cu.O/q2*+1;-2 проверятьИ
    Ключ: KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N проверятьИ
  • InChI=1/2Cu.O/rCu2O/c1-3-2
    Ключ: BERDEBHAJNAUOM-YQWGQOGZAF
  • InChI=1/2Cu.O/q2*+1;-2
    Ключ: KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYAM
  • [Cu]O[Cu]
  • [Cu+].[Cu+].[O-2]
Характеристики
Cu2O​​
Молярная масса143,09 г/моль
Появлениекоричневато-красное твердое вещество
Плотность6,0 г/см 3
Температура плавления1232 °C (2250 °F; 1505 K)
Точка кипения1800 °C (3270 °F; 2070 K)
Нерастворимый
Растворимость в кислотеРастворимый
Ширина запрещенной зоны2,137  эВ
−20 × 10−6  см 3 / моль
Структура
кубический
Пн 3 м, №224
а  = 4,2696
Термохимия
93 Дж·моль −1 ·К −1
−170 кДж·моль −1
Опасности
Маркировка СГС :
GHS05: КоррозионныйGHS07: Восклицательный знакGHS09: Опасность для окружающей среды
Опасность
Н302 , Н318 , Н332 , Н410
П273 , П305+П351+П338
NFPA 704 (огненный алмаз)
Четырехцветный бриллиант NFPA 704Health 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g. chloroformFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazards (white): no code
2
0
1
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (допустимый)
TWA 1 мг/м 3 (как Cu) [1]
ОТВ (рекомендуется)
TWA 1 мг/м 3 (как Cu) [1]
IDLH (Непосредственная опасность)
TWA 100 мг/м 3 (как Cu) [1]
Паспорт безопасности (SDS)SIRI.org
Родственные соединения
Другие анионы
Сульфид меди(I)
Сульфид меди(II)
Селенид меди(I)
Другие катионы
Оксид меди (II) Оксид
серебра (I) Оксид
никеля (II) Оксид
цинка
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
проверятьИ проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Оксид меди (I) или оксид меди (I ) — неорганическое соединение с формулой Cu2O . Это один из основных оксидов меди , другой — оксид меди (II) или оксид меди (CuO). Соединение может иметь желтый или красный цвет в зависимости от размера частиц. [2] Оксид меди встречается в виде минерала куприта . Он входит в состав некоторых противообрастающих красок, но также имеет и другие применения, в том числе те, в которых используются его свойства полупроводника .

Подготовка

Оксид меди(I) может быть получен несколькими способами. [3] Наиболее просто он получается путем окисления металлической меди:

4 Cu + O2 → 2 Cu 2 O

Добавки, такие как вода и кислоты, влияют на скорость, а также на дальнейшее окисление до оксидов меди(II). Он также производится в коммерческих целях путем восстановления растворов меди(II) диоксидом серы .

Альтернативно, его можно получить путем восстановления ацетата меди(II) гидразином : [ 4]

4 Cu(O 2 CCH 3 ) 2 + N 2 H 4 + 2 H 2 O→ 2 Cu 2 O + 8 CH 3 CO 2 H + N 2

Водные растворы хлорида меди реагируют с основанием, давая тот же материал. Во всех случаях цвет оксида меди очень чувствителен к деталям процедуры. Cu 2 O разлагается до оксида меди(II) во влажном воздухе.

Диаграмма Пурбе для меди в некомплексных средах (анионы, отличные от ОН − , не рассматриваются). Концентрация ионов 0,001 моль/кг воды. Температура 25 °C.

Образование оксида меди (I) лежит в основе реакции Фелинга и реакции Бенедикта на восстановление сахаров . Эти сахара восстанавливают щелочной раствор соли меди(II), давая ярко-красный осадок Cu2O .

Она образуется на посеребренных медных деталях, подверженных воздействию влаги, когда слой серебра пористый или поврежден. Этот вид коррозии известен как красная чума .

Характеристики

Как и все соединения меди(I), оксид меди диамагнитен . Он нелегко гидратируется до гидроксида меди .

Оксид меди(I) растворяется в концентрированном растворе аммиака с образованием бесцветного комплекса [Cu(NH 3 ) 2 ] + , который легко окисляется на воздухе до синего [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ .

Закись меди взаимодействует с кислотами. Соляная кислота дает хлоридный комплекс CuCl−
2. Серная кислота и азотная кислота производят сульфат меди (II) и нитрат меди (II) соответственно. [5]

Структура

Крупный кристалл минеральной формы оксида меди(I) ( куприта ).

С точки зрения их координационных сфер, медные центры 2-координированы, а оксиды являются тетраэдрическими . Таким образом, структура в некотором смысле напоминает основные полиморфы SiO 2 , но решетки оксида меди взаимопроникают. Cu 2 O кристаллизуется в кубической структуре с постоянной решетки a l  = 4,2696 Å. Атомы меди располагаются в ГЦК- подрешетке, атомы кислорода в ОЦК- подрешетке. Одна подрешетка смещена на четверть диагонали тела. Пространственная группа - Pn 3 m, которая включает точечную группу с полной октаэдрической симметрией.

Приложения

Преобладающее применение оксида меди – в качестве компонента противообрастающих красок. [3]

Оксид меди также широко используется в качестве пигмента и фунгицида .

Выпрямительные диоды на основе этого материала использовались в промышленности еще в 1924 году, задолго до того, как кремний стал стандартом. Оксид меди (I) также отвечает за розовый цвет в положительном тесте Бенедикта . В истории физики полупроводников Cu 2 O является одним из наиболее изученных материалов. Многие применения полупроводников были впервые продемонстрированы на этом материале:

Самые низкие экситоны в Cu2O чрезвычайно долгоживущие; формы линий поглощения были продемонстрированы с шириной линии в невольтах , что является самым узким объемным экситонным резонансом, когда-либо наблюдавшимся. [9] Связанные с ними квадрупольные поляритоны имеют низкую групповую скорость , приближающуюся к скорости звука. Таким образом, свет движется почти так же медленно, как звук в этой среде, что приводит к высокой плотности поляритонов. Еще одной необычной особенностью экситонов основного состояния является то, что все механизмы первичного рассеяния известны количественно. [10] Cu2O был первым веществом, для которого удалось установить полностью свободную от параметров модель расширения ширины линии поглощения под воздействием температуры , что позволило вывести соответствующий коэффициент поглощения . С использованием Cu2O можно показать , что соотношения Крамерса–Кронига неприменимы к поляритонам. [11]

В декабре 2021 года Toshiba представила прозрачный тонкопленочный солнечный элемент из оксида меди (Cu 2 O) . Ячейка достигла эффективности преобразования энергии 8,4% , что является самой высокой эффективностью, когда-либо зарегистрированной для любого элемента этого типа по состоянию на 2021 год. Ячейки могут использоваться для приложений на высотных платформах и электромобилях . [12]

Похожие соединения

Примером природного оксида меди (I,II) является минерал парамелаконит , Cu 4 O 3 или CuЯ
2CuII
2О 3 . [13] [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0150". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ NN Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements , 2-е изд., Butterworth-Heinemann, Оксфорд, Великобритания, 1997.
  3. ^ ab Zhang, Jun; Richardson, H. Wayne (2016). «Соединения меди». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . С.  1– 31. doi :10.1002/14356007.a07_567.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  4. ^ О. Глемсер; Р. Зауэр (1963). "Оксид меди (I)". В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 2 страницы=1011. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press.
  5. ^ Д. Николс, Комплексы и элементы перехода первого ряда , Macmillan Press, Лондон, 1973.
  6. ^ LO Grondahl, Однонаправленное токонесущее устройство, Патент, 1927
  7. ^ Ханке, Л.; Фрелих, Д.; Иванов А.Л.; Литтлвуд, ПБ; Штольц, Х. (22 ноября 1999 г.). «LA Фоноритоны в Cu 2 O». Письма о физических отзывах . 83 (21): 4365–4368 . Бибкод : 1999PhRvL..83.4365H. doi : 10.1103/PhysRevLett.83.4365.
  8. ^ Л. Бриллюэн: Распространение волн и групповая скорость , Academic Press , Нью-Йорк , 1960 ISBN 9781483276014 . 
  9. ^ Брандт, Ян; Фрёлих, Дитмар; Сандфорт, Кристиан; Байер, Манфред; Штольц, Генрих; Нака, Нобуко (19 ноября 2007 г.). "Спектроскопия ультраузкого оптического поглощения и двухфононного возбуждения параэкситонов Cu 2 O в сильном магнитном поле". Physical Review Letters . 99 (21). Американское физическое общество (APS): 217403. Bibcode : 2007PhRvL..99u7403B. doi : 10.1103/physrevlett.99.217403. ISSN  0031-9007. PMID  18233254.
  10. ^ Дж. П. Вулф и А. Мысырович: Экситонная материя, Scientific American 250 (1984), № 3, 98.
  11. ^ Хопфилд, Дж. Дж. (1958). «Теория вклада экситонов в комплексную диэлектрическую проницаемость кристаллов». Physical Review . 112 (5): 1555– 1567. Bibcode : 1958PhRv..112.1555H. doi : 10.1103/PhysRev.112.1555. ISSN  0031-899X.
  12. ^ Беллини, Эмилиано (22.12.2021). «Toshiba заявляет об эффективности прозрачного медно-оксидного солнечного элемента 8,4%». Журнал pv . Получено 22.12.2021 .
  13. ^ "Парамелаконит".
  14. ^ «Список минералов». 21 марта 2011 г.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Оксид меди(I) .
  • Национальный реестр загрязняющих веществ: информационный бюллетень по меди и ее соединениям
  • Страница с информацией о продукте Chemical Land21
  • Сделайте солнечную батарею на своей кухне
  • Плоская солнечная батарея
  • Страница проекта оксидов меди Архивировано 25 июля 2011 г. на Wayback Machine
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Оксид_меди(I)&oldid=1249389094"