Оксид меди(I)
 | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид меди(I) | |
| Другие имена | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.883 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Си 2 О | |
| Молярная масса | 143.09 g/mol |
| Появление | коричневато-красное твердое вещество |
| Плотность | 6,0 г/см 3 |
| Температура плавления | 1232 ° C (2250 ° F; 1505 К) |
| Точка кипения | 1800 ° C (3270 ° F; 2070 К) |
| нерастворимый | |
| Растворимость в кислоте | Растворимый |
| Запрещенная зона | 2,137 эВ |
| −20 × 10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| кубический | |
| Пн 3 м, №224 | |
а = 4,2696 | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 93 Дж·моль −1 ·К −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −170 кДж·моль −1 |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
   | |
| Опасность | |
| Х302 , Х318 , Х332 , Х410 | |
| П273 , П305+П351+П338 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [1] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [1] |
IDLH (Непосредственная опасность) | СВВ 100 мг/м 3 (туз С) [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). | |
Оксид меди(I) или оксид меди , другой — оксид меди ( II представляет собой неорганическое соединение с формулой Cu 2 O. Это один из основных оксидов меди ) или оксид меди (CuO). Соединение может иметь желтый цвет. или красный, в зависимости от размера частиц. [2] Окись меди встречается в виде минерального куприта . Он входит в состав некоторых необрастающих красок, но имеет и другие применения, в том числе те, в которых используются его свойства полупроводника .
Подготовка
[ редактировать ]Оксид меди(I) можно получить несколькими способами. [3] Проще говоря, он возникает в результате окисления металлической меди:
- 4 Cu + O 2 → 2 Cu 2 O
Добавки, такие как вода и кислоты, влияют на скорость, а также на дальнейшее окисление до оксидов меди (II). Его также производят в промышленных масштабах путем восстановления растворов меди (II) диоксидом серы .
Альтернативно его можно получить восстановлением 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 с образованием того же вещества. Во всех случаях цвет закиси меди очень чувствителен к процедурным деталям. Cu 2 O разлагается до оксида меди(II) во влажном воздухе.
Образование оксида меди(I) лежит в основе теста Фелинга и теста Бенедикта на восстановление сахаров . Эти сахара восстанавливают щелочной раствор соли меди(II), давая ярко-красный осадок Cu 2 O.
Он образуется на посеребренных медных деталях, подвергающихся воздействию влаги, когда слой серебра пористый или поврежден. Этот вид коррозии известен как красная чума .
Характеристики
[ редактировать ]Как и все соединения меди(I), оксид меди диамагнитен . Он не легко 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 цвета [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ .
Окись меди подвергается воздействию кислот. Соляная кислота дает хлоридный комплекс CuCl. −
2 . Серная кислота и азотная кислота производят сульфат меди (II) и нитрат меди (II) соответственно. [5]
Структура
[ редактировать ]
По координационным сферам медные центры являются 2-координированными, а оксиды - 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 сдвинута на четверть диагонали тела. Пространственная группа Pn 3 m, в которую входит точечная группа с полной октаэдрической симметрией.
Приложения
[ редактировать ]Оксид меди преимущественно используется в качестве компонента необрастающих красок. [3]
Оксид меди также широко используется в качестве пигмента и фунгицида .
Полупроводники и связанное с ними использование
[ редактировать ]Выпрямительные диоды на основе этого материала начали использовать в промышленности еще в 1924 году, задолго до того, как кремний стал стандартом. Оксид меди(I) также отвечает за розовый цвет при положительной реакции Бенедикта .В истории физики полупроводников Cu 2 O — один из наиболее изученных материалов. Многие применения полупроводников впервые были продемонстрированы в этом материале:
- Полупроводниковые диоды [6]
- Фоноритоны («когерентная суперпозиция экситона , фотона и фонона ») [7] [8]
Низшие экситоны в Cu 2 O чрезвычайно долгоживущие; формы линий поглощения были продемонстрированы с шириной линии в нэВ , что является самым узким объемным экситонным резонансом, когда-либо наблюдавшимся. [9] Соответствующие квадрупольные поляритоны имеют низкую групповую скорость, приближающуюся к скорости звука. Таким образом, свет в этой среде движется почти так же медленно, как звук, что приводит к высоким плотностям поляритонов.Еще одной необычной особенностью экситонов в основном состоянии является то, что все механизмы первичного рассеяния известны количественно. [10] Cu 2 O был первым веществом, в котором можно было создать полностью безпараметрическую модель поглощения ширины линии расширения под действием температуры соответствующий коэффициент поглощения , что позволило вывести можно показать . На примере Cu 2 O , что соотношения Крамерса–Кронига неприменимы к поляритонам. [11]
В декабре 2021 года Toshiba представила прозрачный из оксида меди (Cu 2 тонкопленочный солнечный элемент O) . Ячейка достигла эффективности преобразования энергии 8,4% , что является самым высоким КПД, когда-либо зарегистрированным для любой ячейки этого типа по состоянию на 2021 год. Ячейки можно использовать для станций на высотных платформах и в электромобилях . [12]
Подобные соединения
[ редактировать ]Примером природного оксида меди(I,II) является минерал парамелаконит Cu 4 O 3 или Cu я
2 у.е. II
2 О 3 . [13] [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0150» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Н. Н. Гринвуд, А. Эрншоу, Химия элементов , 2-е изд., Баттерворт-Хейнеманн, Оксфорд, Великобритания, 1997.
- ^ Перейти обратно: а б Чжан, Цзюнь; Ричардсон, Х. Уэйн (2016). «Медные соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . стр. 1–31. дои : 10.1002/14356007.a07_567.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ О. Глемсер; Р. Зауэр (1963). «Оксид меди (I)». В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Том. 2 страницы = 1011. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Академическая пресса.
- ^ Д. Николлс, Комплексы и переходные элементы первого ряда , Macmillan Press, Лондон, 1973.
- ^ Л.О. Грондал, Устройство с однонаправленным током, патент, 1927 г.
- ^ 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 . дои : 10.1103/PhysRevLett.83.4365 .
- ^ Л. Бриллюэн: Распространение волн и групповая скорость , Academic Press , Нью-Йорк , 1960. ISBN 9781483276014 .
- ^ Брандт, Ян; Фрелих, Дитмар; Сэндфорт, Кристиан; Байер, Манфред; Штольц, Генрих; Нака, Нобуко (19 ноября 2007 г.). «Сверхузкое оптическое поглощение и спектроскопия двухфононного возбуждения параэкситонов Cu 2 O в сильном магнитном поле». Письма о физических отзывах . 99 (21). Американское физическое общество (APS): 217403. Бибкод : 2007PhRvL..99u7403B . дои : 10.1103/physrevlett.99.217403 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 18233254 .
- ^ Дж. П. Вулф и А. Мысирович: Экситонная материя, Scientific American 250 (1984), № 3, 98.
- ^ Хопфилд, Джей-Джей (1958). «Теория вклада экситонов в комплексную диэлектрическую проницаемость кристаллов». Физический обзор . 112 (5): 1555–1567. Бибкод : 1958PhRv..112.1555H . дои : 10.1103/PhysRev.112.1555 . ISSN 0031-899X .
- ^ Беллини, Эмилиано (22 декабря 2021 г.). «Toshiba заявляет о КПД прозрачного солнечного элемента на основе оксида меди 8,4 %» . журнал пв . Проверено 22 декабря 2021 г.
- ^ «Парамелаконит» .
- ^ «Список минералов» . 21 марта 2011 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]