El cloruro de cobre (II) , también conocido como cloruro cúprico , es un compuesto inorgánico con la fórmula química CuCl2 . La forma anhidra monoclínica de color marrón amarillento absorbe lentamente la humedad para formar el dihidrato ortorrómbico de color azul verdoso CuCl2 ·2H2O , con dos moléculas de agua de hidratación . Se produce industrialmente para su uso como cocatalizador en el proceso Wacker .
Tanto la forma anhidra como la dihidrato se presentan de forma natural como los minerales raros tolbachita y eriocalcita , respectivamente.
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El cloruro de cobre(II) anhidro adopta una estructura de yoduro de cadmio distorsionada . En esta estructura, los centros de cobre son octaédricos . La mayoría de los compuestos de cobre(II) presentan distorsiones con respecto a la geometría octaédrica idealizada debido al efecto Jahn-Teller , que en este caso describe la localización de un electrón d en un orbital molecular que es fuertemente antienlazante con respecto a un par de ligandos de cloruro. En CuCl 2 ·2H 2 O , el cobre nuevamente adopta una geometría octaédrica altamente distorsionada, en la que los centros de Cu(II) están rodeados por dos ligandos de agua y cuatro ligandos de cloruro, que forman puentes asimétricos con otros centros de Cu. [4] [5]
El cloruro de cobre (II) es paramagnético . De interés histórico, el CuCl 2 ·2H 2 O fue utilizado en las primeras mediciones de resonancia paramagnética electrónica por Yevgeny Zavoisky en 1944. [6] [7]
Las soluciones acuosas preparadas a partir de cloruro de cobre (II) contienen una variedad de complejos de cobre (II) que dependen de la concentración , la temperatura y la presencia de iones de cloruro adicionales . Estas especies incluyen el color azul de [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ y el color amarillo o rojo de los complejos de haluro de fórmula [CuCl 2+ x ] x − . [5]
Cuando las soluciones de cloruro de cobre (II) se tratan con una base , se produce una precipitación de hidróxido de cobre (II) : [8]
La hidrólisis parcial produce trihidróxido de cloruro de dicobre , Cu 2 (OH) 3 Cl , un fungicida popular. [8] Cuando una solución acuosa de cloruro de cobre (II) se deja en el aire y no se estabiliza con una pequeña cantidad de ácido, es propensa a sufrir una ligera hidrólisis. [5]
El cloruro de cobre (II) es un oxidante suave . Comienza a descomponerse en cloruro de cobre (I) y gas cloro alrededor de los 400 °C (752 °F) y se descompone por completo cerca de los 1000 °C (1830 °F): [8] [9] [10] [11]
El punto de fusión informado del cloruro de cobre (II) de 498 °C (928 °F) es una fusión de una mezcla de cloruro de cobre (I) y cloruro de cobre (II). El verdadero punto de fusión de 630 °C (1166 °F) se puede extrapolar utilizando los puntos de fusión de las mezclas de CuCl y CuCl 2 . [12] [13] El cloruro de cobre (II) reacciona con varios metales para producir cobre metálico o cloruro de cobre (I) (CuCl) con oxidación del otro metal. Para convertir el cloruro de cobre (II) en cloruro de cobre (I), puede ser conveniente reducir una solución acuosa con dióxido de azufre como reductor : [8]
El CuCl 2 reacciona con HCl u otras fuentes de cloruro para formar iones complejos: el rojo [CuCl 3 ] − (que se encuentra en el triclorurocuprato de potasio (II) K[CuCl 3 ] ) ( en realidad es un dímero , [Cu 2 Cl 6 ] 2− , un par de tetraedros que comparten un borde), y el verde o amarillo [CuCl 4 ] 2− (que se encuentra en el tetraclorurocuprato de potasio (II) K 2 [CuCl 4 ] ). [5] [14] [15]
Algunos de estos complejos pueden cristalizarse a partir de soluciones acuosas y adoptan una amplia variedad de estructuras. [14]
El cloruro de cobre (II) también forma una variedad de complejos de coordinación con ligandos como amoníaco , piridina y óxido de trifenilfosfina : [8] [5] [16]
Sin embargo, los ligandos "blandos" como las fosfinas (por ejemplo, trifenilfosfina ), el yoduro y el cianuro , así como algunas aminas terciarias, inducen la reducción para dar complejos de cobre (I). [5]
El cloruro de cobre (II) se prepara comercialmente mediante la cloración del cobre. El cobre al rojo vivo (300-400 °C) se combina directamente con el gas cloro, dando lugar al cloruro de cobre (II) (fundido). La reacción es muy exotérmica . [8] [15]
Se produce comercialmente una solución de cloruro de cobre (II) añadiendo gas cloro a una mezcla circulante de ácido clorhídrico y cobre. A partir de esta solución, se puede producir el dihidrato por evaporación. [8] [10]
Aunque el metal de cobre en sí no puede oxidarse con ácido clorhídrico, las bases que contienen cobre, como el hidróxido, el óxido o el carbonato de cobre (II) pueden reaccionar para formar CuCl 2 en una reacción ácido-base que posteriormente puede calentarse por encima de 100 °C (212 °F) para producir el derivado anhidro. [8] [10]
Una vez preparada, una solución de CuCl2 se puede purificar por cristalización . Un método estándar toma la solución mezclada en ácido clorhídrico diluido caliente y hace que los cristales se formen enfriándolos en un baño de hielo de cloruro de calcio ( CaCl2 ) . [17] [18]
Existen métodos indirectos y poco utilizados para utilizar iones de cobre en solución para formar cloruro de cobre (II). La electrólisis de cloruro de sodio acuoso con electrodos de cobre produce (entre otras cosas) una espuma verde azulada que se puede recolectar y convertir en hidrato. Si bien esto no se hace habitualmente debido a la emisión de gas de cloro tóxico y la prevalencia del proceso cloro-álcali más general , la electrólisis convertirá el metal de cobre en iones de cobre en solución formando el compuesto. De hecho, cualquier solución de iones de cobre se puede mezclar con ácido clorhídrico y convertir en cloruro de cobre eliminando cualquier otro ion. [19]
Una de las principales aplicaciones industriales del cloruro de cobre (II) es como cocatalizador junto con el cloruro de paladio (II) en el proceso Wacker . En este proceso, el eteno (etileno) se convierte en etanal (acetaldehído) utilizando agua y aire. Durante la reacción, el PdCl 2 se reduce a Pd , y el CuCl 2 sirve para reoxidarlo a PdCl 2 . Luego, el aire puede oxidar el CuCl resultante a CuCl 2 , completando el ciclo. [20]
El proceso general es: [20]
El cloruro de cobre (II) tiene algunas aplicaciones altamente especializadas en la síntesis de compuestos orgánicos . [17] Afecta la cloración de hidrocarburos aromáticos , que a menudo se realiza en presencia de óxido de aluminio . Es capaz de clorar la posición alfa de los compuestos carbonílicos : [20] [21]
Esta reacción se realiza en un disolvente polar como la dimetilformamida , a menudo en presencia de cloruro de litio , que acelera la reacción. [20]
El CuCl 2 , en presencia de oxígeno , también puede oxidar fenoles . El producto principal puede dirigirse para dar una quinona o un producto acoplado a partir de la dimerización oxidativa. El último proceso proporciona una ruta de alto rendimiento para obtener 1,1-binaftol : [22]
Estos compuestos son intermedios en la síntesis de BINAP y sus derivados. [20]
El cloruro de cobre (II) dihidrato promueve la hidrólisis de acetónidos , es decir, la desprotección para regenerar dioles [23] o aminoalcoholes , como en este ejemplo (donde TBDPS = terc -butildifenilsililo ): [24]
El CuCl2 también cataliza la adición de radicales libres de cloruros de sulfonilo a alquenos ; la alfa-clorosulfona puede entonces sufrir eliminación con una base para dar un producto de vinilsulfona . [20]
El cloruro de cobre (II) se utiliza como catalizador en diversos procesos que producen cloro mediante oxicloración . El proceso Deacon se lleva a cabo a unos 400 a 450 °C en presencia de cloruro de cobre: [8]
El cloruro de cobre (II) cataliza la cloración en la producción de cloruro de vinilo y diclorometano . [8]
El cloruro de cobre (II) se utiliza en el ciclo cobre-cloro , donde reacciona con vapor para formar dicloruro de óxido de cobre (II) y cloruro de hidrógeno, y luego se recupera en el ciclo a partir de la electrólisis del cloruro de cobre (I). [11]
El cloruro de cobre (II) se utiliza en pirotecnia como colorante azul/verde. En una prueba de llama , los cloruros de cobre, como todos los compuestos de cobre, emiten una luz verde-azulada. [25]
En las tarjetas indicadoras de humedad (HIC), se pueden encontrar en el mercado HIC de color marrón a azul (base de cloruro de cobre (II)) sin cobalto. [26] En 1998, la Comunidad Europea clasificó los artículos que contenían cloruro de cobalto (II) de 0,01 a 1% p/p como T (tóxicos), con la frase R correspondiente de R49 (puede causar cáncer si se inhala). En consecuencia, se han desarrollado nuevas tarjetas indicadoras de humedad sin cobalto que contienen cobre. [27]
El cloruro de cobre (II) se utiliza como mordiente en la industria textil, edulcorante de petróleo , conservante de madera y limpiador de agua . [8] [28]
El cloruro de cobre (II) se presenta de forma natural como el mineral anhidro muy raro tolbachita y el dihidrato eriochalcita. [29] Ambos se encuentran cerca de fumarolas y en algunas minas de cobre. [30] [31] [32] Los cloruros de oxihidróxido mixtos como la atacamita ( Cu 2 (OH) 3 Cl ) son más comunes y surgen entre las zonas de oxidación de los yacimientos de mineral de Cu en climas áridos. [33]
El cloruro de cobre (II) puede ser tóxico. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos solo permite concentraciones inferiores a 1,3 ppm de iones de cobre acuosos en el agua potable . [34] Si se absorbe cloruro de cobre, produce dolor de cabeza, diarrea, caída de la presión arterial y fiebre. La ingestión de grandes cantidades puede provocar intoxicación por cobre , trastornos del sistema nervioso central y hemólisis . [35] [36]
Se ha demostrado que el cloruro de cobre (II) causa aberraciones cromosómicas y alteraciones del ciclo mitótico en las células de A. cepa (cebolla). [37] Estas alteraciones celulares provocan genotoxicidad . El cloruro de cobre (II) también se ha estudiado como un contaminante ambiental nocivo. A menudo presente en el agua de riego, puede afectar negativamente a los microbios del agua y del suelo. [38] En concreto, se descubrió que las bacterias desnitrificantes eran muy sensibles a la presencia de cloruro de cobre (II). A una concentración de 0,95 mg/L, se descubrió que el cloruro de cobre (II) causaba una inhibición del 50% (CI50) de la actividad metabólica de los microbios desnitrificantes. [39]
