L'acétylure de cuivre est un composé binaire organométallique. Cette formule est connue de la science depuis au moins 1856. Dans les cristaux, il forme un monohydrate de formule Cu2C2×H2O. Thermiquement instable, explose lorsqu'il est chauffé.
Bâtiment
L'acétylène de cuivre est un composé binaire. Il est possible d'y distinguer conditionnellement une partie chargée négativement - l'anion C2−2, et une partie chargée positivement - les cations de cuivre Cu +. En fait, une telle division est conditionnelle: dans le composé il n'y a qu'une fraction de la liaison ionique, bien qu'elle soit plus grande par rapport à la liaison H-C≡. Mais cette liaison a aussi une polarité très forte (comme pour une liaison covalente) due au fait que l'atome de carbone avec une triple liaison est en hybridation sp - son électronégativité relative est plus grande qu'en sp3 3 hybridations (liaison simple) ou sp2 (double liaison). C'est ce qui permet au carbone de l'acétylène de séparer relativement facilement un atome d'hydrogène de lui-même et de le remplacer par un atome de métal, c'est-à-dire de présenter les propriétés inhérentes aux acides.
Recevoir
Le moyen le plus courant d'obtenir de l'acétylène de cuivre en laboratoire consiste à faire passer de l'acétylène gazeux dans une solution ammoniacale de chlorure de cuivre(I). En conséquence, un précipité insoluble d'acétylénide rougeâtre se forme.
Au lieu du chlorure de cuivre(I), vous pouvez également utiliser son hydroxyde Cu2O. Dans les deux cas, l'important est que la réaction réelle se fasse avec le complexe cuivre-ammoniac.
Propriétés physiques
Acétylène de cuivre sous sa forme pure - cristaux rouge-brun foncé. En fait, il s'agit d'un monohydrate - dans le sédiment, chaque molécule d'acétylénide correspond à une molécule d'eau (écrit comme Cu2C2×H 2 O). L'acétyléniure de cuivre sec est explosif: il peut exploser lorsqu'il est chauffé (il est moins stable thermiquement que l'acétyléniure d'argent), ainsi que sous des contraintes mécaniques, comme lors d'un impact.
À cette occasion, on suppose que les tuyaux en cuivre des industries chimiques présentent un grand danger, car lors d'un fonctionnement à long terme, de l'acétylénide se forme à l'intérieur, ce qui peut alors entraîner une forte explosion. Cela est particulièrement vrai pour l'industrie pétrochimique, où le cuivre, ainsi que ses acétyléniures, sont également utilisés comme catalyseurs, ce qui augmente le niveau de risque.
Propriétés chimiques
Nous avons déjà dit que le carbone avec une triple liaison dans l'acétylène est beaucoup plus électronégatif que, par exemple, le carbone avec une double liaison (comme dans l'éthylène) ou une simple liaison (dans l'éthane). La capacité de l'acétylène à réagir aveccertains métaux, en donnant un ion hydrogène et en le remplaçant par un ion métallique (par exemple, la réaction de formation d'acétylène de sodium lors de l'interaction de l'acétylène avec du sodium métallique) le confirme. Nous appelons cette capacité de l'acétylène l'une des propriétés acides conformément à la théorie de Bronsted-Lowry: selon elle, l'acidité d'une substance est déterminée par sa capacité à séparer un proton d'elle-même. L'acidité de l'acétylène (également dans l'acétylène de cuivre) peut être considérée par rapport à l'ammoniac et à l'eau: lorsqu'un amide métallique réagit avec l'acétylène, de l'acétylénide et de l'ammoniac se forment. Autrement dit, l'acétylène donne un proton, ce qui le caractérise comme un acide plus fort que l'ammoniac. Dans le cas de l'eau, l'acétylénide de cuivre se décompose pour former de l'acétylène - il accepte un proton d'eau, se révélant être un acide moins fort que l'eau. Ainsi, dans la série relative des acidités (selon Brönsted - Lowry), l'acétylène est un acide faible, se situant quelque part entre l'eau et l'ammoniaque.
L'acétylénide de cuivre(I) est instable: dans l'eau (comme nous le savons déjà) et dans les solutions acides, il se décompose en dégageant du gaz acétylène et un précipité rouge-brun - oxyde de cuivre(I) ou un précipité blanc de chlorure de cuivre(I) lorsqu'il est dilué avec de l'acide chlorhydrique.
Pour éviter une explosion, la décomposition de l'acétylénide s'effectue par chauffage doux à l'état humide en présence d'un acide minéral fort, tel que l'acide nitrique dilué.
Utiliser
La réaction de formation de l'acétylénide de cuivre(I) peut être qualitative pour la détection des alcynes terminaux (avec une triple liaison à l'extrémité). L'indicateur est la précipitation de rouge insoluble.précipité brun d'acétylénide.
Dans la production à grande capacité - par exemple, en pétrochimie - l'acétylène de cuivre(I) n'est pas utilisé, car il est explosif et instable dans l'eau. Cependant, plusieurs réactions spécifiques lui sont associées dans la synthèse dite fine.
L'acétylénide de cuivre(I) peut également être utilisé comme réactif nucléophile en synthèse organique. En particulier, il joue un rôle important dans la synthèse des polyynes - composés à plusieurs liaisons triples et simples alternées. Les acétyléniures de cuivre (I) en solution alcoolique sont oxydés par l'oxygène atmosphérique, se condensant pour former des diynes. Il s'agit de la réaction de Glaser-Ellington, découverte en 1870 et améliorée par la suite. Le cuivre(I) joue ici le rôle de catalyseur, puisqu'il n'est pas lui-même consommé dans le processus.
Plus tard, à la place de l'oxygène, l'hexacyanoferrate de potassium (III) a été proposé comme agent oxydant.
Ellington a amélioré la méthode d'obtention des polyins. Au lieu des alcynes et des sels de cuivre (I), comme le chlorure, qui étaient initialement introduits dans la solution, par exemple, il proposa de prendre de l'acétate de cuivre (II), qui oxyderait l'alcyne au milieu d'un autre solvant organique - la pyridine - à une température de 60-70 ° С.
Cette modification a permis d'obtenir des diynes des molécules beaucoup plus grosses et plus stables - les macrocycles.
