El óxido de cobre (I) u óxido cuproso es el compuesto inorgánico con la fórmula Cu 2 O. Es uno de los principales óxidos de cobre , siendo el otro el óxido de cobre (II) u óxido cúprico (CuO). El óxido cuproso es un sólido de color rojo y forma parte de algunas pinturas antiincrustantes . El compuesto puede aparecer amarillo o rojo, según el tamaño de las partículas. [3] El óxido de cobre (I) se encuentra como cuprita , un mineral rojizo .
El óxido de cobre (I) se puede producir mediante varios métodos. [4] De manera más sencilla, surge a través de la oxidación del cobre metálico:
Los aditivos como el agua y los ácidos afectan la velocidad de este proceso, así como la oxidación posterior a óxidos de cobre (II). También se produce comercialmente mediante la reducción de soluciones de cobre (II) con dióxido de azufre .
Alternativamente, se puede preparar mediante la reducción del hidróxido de cobre (II) con peróxido de hidrógeno durante "un mecanismo complejo con la participación de tres vías de reacción diferentes". siendo la reacción reductora final: [5]
2 CuOOH + → 2Cu(I) + H 2 O 2 + O 2
2Cu 2+ + OH - + H2O2 → 2Cu + + O 2 + H2O [6]
Las soluciones acuosas de cloruro cuproso reaccionan con la base para dar el mismo material. En todos los casos, el color es muy sensible a los detalles procesales.
La formación de óxido de cobre (I) es la base de la prueba de Fehling y de la prueba de Benedict para azúcares reductores . Estos azúcares reducen una solución alcalina de una sal de cobre (II), dando un precipitado rojo brillante de Cu 2 O.
Se forma en piezas de cobre plateadas expuestas a la humedad cuando la capa de plata es porosa o está dañada. Este tipo de corrosión se conoce como peste roja .
Existe poca evidencia sobre el hidróxido de cobre (I) CuOH, que se espera que se deshidrate rápidamente. Una situación similar se aplica a los hidróxidos de oro(I) y plata(I).
El sólido es diamagnético . En términos de sus esferas de coordinación, los centros de cobre tienen 2 coordinaciones y los óxidos son tetraédricos. Por tanto, la estructura se parece en cierto sentido a los polimorfos principales del SiO 2 , pero las redes del óxido cuproso se interpenetran.
El óxido de cobre(I) se disuelve en una solución concentrada de amoníaco para formar el complejo incoloro [Cu(NH 3 ) 2 ] + , que se oxida fácilmente en el aire al azul [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ . Se disuelve en ácido clorhídrico para dar soluciones de CuCl.−
2. El ácido sulfúrico y el ácido nítrico diluidos producen sulfato de cobre (II) y nitrato de cobre (II) , respectivamente. [7]
El Cu 2 O se degrada a óxido de cobre (II) en aire húmedo.
Cu 2 O cristaliza en una estructura cúbica con una constante de red a l = 4,2696 Å. Los átomos de cobre se organizan en una subred fcc , los átomos de oxígeno en una subred bcc . Una subred se desplaza un cuarto de la diagonal del cuerpo. El grupo espacial es Pn 3 m, que incluye el grupo de puntos con simetría octaédrica completa.
En la historia de la física de semiconductores , el Cu 2 O es uno de los materiales más estudiados, y muchas aplicaciones experimentales de semiconductores se han demostrado por primera vez en este material:
Los excitones más bajos del Cu 2 O tienen una vida extremadamente larga; Se han demostrado formas de línea de absorción con anchos de línea neV , que es la resonancia de excitón en masa más estrecha jamás observada. [11] Los polaritones cuadrupolares asociados tienen una velocidad de grupo baja que se acerca a la velocidad del sonido. Por tanto, la luz se mueve casi tan lentamente como el sonido en este medio, lo que da como resultado altas densidades de polaritones. Otra característica inusual de los excitones en estado fundamental es que todos los mecanismos de dispersión primarios se conocen cuantitativamente. [12] El Cu 2 O fue la primera sustancia en la que se pudo establecer un modelo totalmente libre de parámetros de ampliación del ancho de línea de absorción por temperatura , lo que permitió deducir el coeficiente de absorción correspondiente. Se puede demostrar utilizando Cu 2 O que las relaciones de Kramers-Kronig no se aplican a los polaritones. [13]
El óxido cuproso se usa comúnmente como pigmento , fungicida y agente antiincrustante para pinturas marinas. Los diodos rectificadores basados en este material se utilizan industrialmente ya en 1924, mucho antes de que el silicio se convirtiera en el estándar. El óxido de cobre (I) también es responsable del color rosado en una prueba de Benedict positiva .
En diciembre de 2021, Toshiba anunció la creación de una célula solar de película fina de óxido cuproso transparente (Cu 2 O) . La celda logró una eficiencia de conversión de energía del 8,4% , la eficiencia más alta jamás reportada para cualquier celda de este tipo a partir de 2021. Las celdas podrían usarse para aplicaciones de estaciones de plataformas de gran altitud y vehículos eléctricos . [14]
Un ejemplo de óxido de cobre (I,II) natural es el mineral paramelaconita , Cu 4 O 3 o Cuyo
2CuII
2O 3 . [15] [16]
