Koperacetylide is een organometallische binaire verbinding. Deze formule is al sinds 1856 bekend bij de wetenschap. In kristallen vormt het een monohydraat met de formule Cu2C2×H2O. Thermisch onstabiel, explodeert bij verhitting.
Gebouw
Koperacetylenide is een binaire verbinding. Het is mogelijk om daarin voorwaardelijk een negatief geladen deel te onderscheiden - anion C2−2, en een positief geladen deel - koperkationen Cu +. In feite is zo'n deling voorwaardelijk: in de verbinding bevindt zich slechts een fractie van de ionische binding, hoewel deze groter is in vergelijking met de H-C≡-binding. Maar deze binding heeft ook een zeer sterke polariteit (zoals voor een covalente) vanwege het feit dat het koolstofatoom met een drievoudige binding zich in sp-hybridisatie bevindt - zijn relatieve elektronegativiteit is groter dan in sp3 3 hybridisaties (enkele binding) of sp2 (dubbele binding). Dit is wat het voor koolstof in acetyleen relatief gemakkelijk maakt om een waterstofatoom van zichzelf af te splitsen en te vervangen door een metaalatoom, dat wil zeggen, om de eigenschappen te vertonen die inherent zijn aan zuren.
Ontvangen
De meest gebruikelijke manier om koperacetylenide in het laboratorium te verkrijgen, is door gasvormig acetyleen door een ammoniakoplossing van koper(I)chloride te leiden. Als resultaat wordt een onoplosbaar neerslag van roodachtig acetylenide gevormd.
In plaats van koper(I)chloride kunt u ook het hydroxide Cu2O gebruiken. In beide gevallen is het belangrijkste dat de eigenlijke reactie plaatsvindt met het koper-ammoniakcomplex.
Fysieke eigenschappen
Koperacetylenide in zijn pure vorm - donker roodbruine kristallen. In feite is dit een monohydraat - in het sediment komt elk molecuul acetylenide overeen met één molecuul water (geschreven als Cu2C2×H 2 O). Droog koperacetylenide is explosief: het kan ontploffen bij verhitting (het is thermisch minder stabiel dan zilveracetylenide), evenals onder mechanische belasting, zoals bij een botsing.
Bij deze gelegenheid wordt aangenomen dat koperen leidingen in de chemische industrie een groot gevaar vormen, omdat tijdens langdurig gebruik acetylenide binnenin wordt gevormd, wat vervolgens kan leiden tot een sterke explosie. Dit geldt met name voor de petrochemische industrie, waar koper, evenals zijn acetyleniden, ook als katalysatoren worden gebruikt, wat het risiconiveau verhoogt.
Chemische eigenschappen
We hebben al gezegd dat koolstof met een drievoudige binding in acetyleen veel meer elektronegatief is dan bijvoorbeeld koolstof met een dubbele binding (zoals in ethyleen) of een enkele binding (in ethaan). Het vermogen van acetyleen om te reageren metsommige metalen, het doneren van een waterstofion en het vervangen ervan door een metaalion (bijvoorbeeld de reactie van de vorming van natriumacetylenide tijdens de interactie van acetyleen met metallisch natrium) bevestigt dit. Volgens de Bronsted-Lowry-theorie noemen we dit vermogen van acetyleen een van de zure eigenschappen: volgens deze theorie wordt de zuurgraad van een stof bepaald door het vermogen om een proton van zichzelf af te splitsen. De zuurgraad van acetyleen (ook in koperacetylenide) kan worden beschouwd ten opzichte van ammoniak en water: wanneer een metaalamide reageert met acetyleen, ontstaat acetylenide en ammoniak. Dat wil zeggen, acetyleen doneert een proton, wat het kenmerkt als een sterker zuur dan ammoniak. In het geval van water ontleedt koperacetylenide om acetyleen te vormen - het accepteert een proton van water en blijkt een minder sterk zuur te zijn dan water. Dus, in de relatieve reeks van zuurgraad (volgens Brönsted - Lowry), is acetyleen een zwak zuur, ergens tussen water en ammoniak.
Koper(I)acetylenide is onstabiel: in water (zoals we al weten) en in zure oplossingen ontleedt het met het vrijkomen van acetyleengas en een roodbruin neerslag - koper(I)oxide of een wit neerslag van koper (I) chloride in wanneer verdund met zoutzuur.
Om een explosie te voorkomen, wordt de ontleding van acetylenide uitgevoerd door zachte verwarming terwijl het nat is in de aanwezigheid van een sterk mineraal zuur, zoals verdund salpeterzuur.
Gebruik
De reactie van vorming van koper (I) acetylenide kan kwalitatief zijn voor de detectie van terminale (met een drievoudige binding aan het einde) alkynen. De indicator is de neerslag van onoplosbaar rood-bruin neerslag van acetylenide.
Bij productie met grote capaciteit - bijvoorbeeld in de petrochemie - wordt koper(I)acetylenide niet gebruikt, omdat het explosief en onstabiel is in water. Er zijn echter verschillende specifieke reacties aan verbonden in de zogenaamde fijne synthese.
Koper(I)acetylenide kan ook worden gebruikt als nucleofiel reagens in organische synthese. Het speelt met name een belangrijke rol bij de synthese van polyynen - verbindingen met verschillende afwisselende drievoudige en enkelvoudige bindingen. Koper(I)acetyleniden in een alcoholische oplossing worden geoxideerd door atmosferische zuurstof en condenseren tot diynen. Dit is de Glaser-Ellington-reactie, ontdekt in 1870 en later verbeterd. Koper(I) speelt hier de rol van katalysator, aangezien het zelf niet verbruikt wordt in het proces.
Later werd in plaats van zuurstof kaliumhexacyanoferraat(III) voorgesteld als oxidatiemiddel.
Ellington verbeterde de methode voor het verkrijgen van polyins. In plaats van alkynen en koper(I)zouten, zoals chloride, die bijvoorbeeld aanvankelijk in de oplossing werden geïntroduceerd, stelde hij voor koper(II)acetaat te nemen, dat de alkyn zou oxideren in het medium van een ander organisch oplosmiddel - pyridine - bij een temperatuur van 60-70 ° С.
Deze modificatie maakte het mogelijk om uit diynes veel grotere en stabielere moleculen te verkrijgen - macrocycli.
