El óxido de cobre (I) u óxido cuproso es un compuesto inorgánico con la fórmula Cu 2 O. Es uno de los principales óxidos de cobre , el otro es el óxido de cobre (II) u óxido cúprico (CuO). El compuesto puede aparecer amarillo o rojo, dependiendo del tamaño de las partículas. [2] El óxido cuproso se encuentra como el mineral cuprita . Es un componente de algunas pinturas antiincrustantes , pero también tiene otras aplicaciones, incluidas algunas que explotan su propiedad como semiconductor .
El óxido de cobre (I) se puede producir mediante varios métodos. [3] El más directo es el que surge a través de la oxidación del metal cobre:
Los aditivos como el agua y los ácidos afectan la velocidad y la posterior oxidación 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 de acetato de cobre (II) con hidrazina : [4]
Las soluciones acuosas de cloruro cuproso reaccionan con una base para dar el mismo material. En todos los casos, el color del óxido cuproso es muy sensible a los detalles del procedimiento. El Cu 2 O se degrada a óxido de cobre (II) en aire húmedo.
La formación de óxido de cobre (I) es la base de la prueba de Fehling y la prueba de Benedict para azúcares reductores . Estos azúcares reducen una solución alcalina de una sal de cobre (II), dando lugar a 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 plaga roja .
Como todos los compuestos de cobre (I), el óxido cuproso es diamagnético . No se hidrata fácilmente para formar hidróxido cuproso .
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 color azul [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ .
El óxido cuproso es atacado por los ácidos. El ácido clorhídrico da lugar al complejo de cloruro CuCl−
2El ácido sulfúrico y el ácido nítrico producen sulfato de cobre (II) y nitrato de cobre (II) , respectivamente. [5]
En términos de sus esferas de coordinación, los centros de cobre están 2-coordinados y los óxidos son tetraédricos . La estructura se asemeja en cierto sentido a los principales polimorfos de SiO 2 , pero las redes del óxido cuproso se interpenetran. Cu 2 O cristaliza en una estructura cúbica con una constante de red a l = 4,2696 Å. Los átomos de cobre se disponen en una subred fcc , los átomos de oxígeno en una subred bcc . Una subred está desplazada un cuarto de la diagonal del cuerpo. El grupo espacial es Pn 3 m, que incluye el grupo puntual con simetría octaédrica completa.
El uso dominante del óxido cuproso es como componente de pinturas antiincrustantes . [3]
El óxido cuproso también se utiliza comúnmente como pigmento y fungicida .
Los diodos rectificadores basados en este material se han utilizado industrialmente desde 1924, mucho antes de que el silicio se convirtiera en el estándar. El óxido de cobre (I) también es responsable del color rosa en una prueba de Benedict positiva . En la historia de la física de semiconductores , Cu 2 O es uno de los materiales más estudiados. Muchas aplicaciones de semiconductores se han demostrado por primera vez en este material:
Los excitones más bajos en Cu 2 O tienen una vida extremadamente larga; se han demostrado formas de línea de absorción con anchos de línea de neV , que es la resonancia de excitones en masa más estrecha jamás observada. [9] Los polaritones cuadrupolares asociados tienen una velocidad de grupo baja que se acerca a la velocidad del sonido. Por lo 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 del estado fundamental es que todos los mecanismos de dispersión primaria se conocen cuantitativamente. [10] Cu 2 O fue la primera sustancia en la que se pudo establecer un modelo completamente libre de parámetros de ensanchamiento 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. [11]
En diciembre de 2021, Toshiba presentó una célula solar de película fina de óxido cuproso ( Cu2O ) transparente . La célula alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 8,4 % , la eficiencia más alta jamás informada para cualquier célula de este tipo hasta 2021. Las células podrían utilizarse para aplicaciones en estaciones de plataforma de gran altitud y vehículos eléctricos . [12]
Un ejemplo de óxido de cobre (I, II) natural es el mineral paramelaconita , Cu 4 O 3 o CuYo
2Cu2.2
O 3 . [13] [14]
