Меден(I) ацетиленид: получаване и свойства

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 17:41

Меден ацетилид е органометално бинарно съединение. Тази формула е известна на науката поне от 1856 г. В кристалите той образува монохидрат с формулата Cu₂C₂×H_{2O. Термично нестабилен, експлодира при нагряване.}

Сграда

Медният ацетиленид е бинарно съединение. В него е възможно условно да се разграничи отрицателно заредена част - анион C²⁻₂ и положително заредена част - медни катиони Cu +. Всъщност такова разделение е условно: в съединението има само част от йонната връзка, въпреки че е по-голяма в сравнение с връзката H-C≡. Но тази връзка също има много силна полярност (както за ковалентната) поради факта, че въглеродният атом с тройна връзка е в sp хибридизация - относителната му електроотрицателност е по-голяма, отколкото в sp^{3 3} хибридизации (единична връзка) или sp² (двойна връзка). Това прави относително лесно въглеродът в ацетилена да отдели водороден атом от себе си и да го замени с метален атом, тоест да проявява свойствата, присъщи на киселините.

Получаване

Най-често срещаният начин за получаване на меден ацетиленид в лабораторията е преминаването на газообразен ацетилен през амонячен разтвор на меден(I) хлорид. В резултат на това се образува неразтворима утайка от червеникав ацетиленид.

Вместо меден(I) хлорид, можете също да използвате неговия хидроксид Cu_{2O. И в двата случая важното е, че действителната реакция е с медноамонячния комплекс.}

Физически свойства

Меден ацетиленид в чиста форма - тъмни червено-кафяви кристали. Всъщност това е монохидрат - в утайката всяка молекула ацетиленид съответства на една молекула вода (записана като Cu₂C₂×H _{2 O). Сухият меден ацетиленид е експлозивен: може да детонира при нагряване (той е по-малко термично стабилен от сребърния ацетиленид), както и при механично натоварване, като например при удар.}

По този повод се предполага, че медните тръби в химическата промишленост са с голяма опасност, тъй като при продължителна експлоатация вътре се образува ацетиленид, който след това може да доведе до силна експлозия. Това е особено вярно за нефтохимическата промишленост, където медта, както и нейните ацетилениди, също се използват като катализатори, което повишава нивото на риска.

Химически свойства

Вече казахме, че въглеродът с тройна връзка в ацетилена е много по-електроотрицателен, отколкото например въглеродът с двойна връзка (като в етилена) или единична връзка (в етан). Способността на ацетилена да реагира снякои метали, даряващи водороден йон и заменяйки го с метален йон (например реакцията на образуване на натриев ацетиленид по време на взаимодействието на ацетилен с метален натрий) потвърждава това. Ние наричаме тази способност на ацетилена едно от киселинните свойства в съответствие с теорията на Бронстед-Лоури: според нея киселинността на веществото се определя от способността му да отделя протон от себе си. Киселинността на ацетилена (също в медния ацетиленид) може да се разглежда спрямо амоняка и водата: когато метален амид реагира с ацетилен, се образува ацетиленид и амоняк. Тоест ацетиленът дарява протон, което го характеризира като по-силна киселина от амоняка. В случай на вода, медният ацетиленид се разлага, за да образува ацетилен - той приема протон от вода, показвайки, че е по-малко силна киселина от водата. И така, в относителната серия от киселинност (според Brönsted - Lowry), ацетиленът е слаба киселина, намираща се някъде между вода и амоняк.

Меден(I) ацетиленид е нестабилен: във вода (както вече знаем) и в киселинни разтвори, той се разлага с отделянето на газ ацетилен и червено-кафява утайка - меден(I) оксид или бяла утайка на меден(I) хлорид при разреждане със солна киселина.

За да се избегне експлозия, разлагането на ацетиленида се извършва чрез леко нагряване, докато е мокро в присъствието на силна минерална киселина, като разредена азотна киселина.

Използвайте

Реакцията на образуване на меден(I) ацетиленид може да бъде качествена за откриване на крайни (с тройна връзка в края) алкини. Индикаторът е утаяването на неразтворимо червено-кафява утайка от ацетиленид.

В производството с голям капацитет - например в нефтохимията - меден(I) ацетиленид не се използва, тъй като е експлозивен и нестабилен във вода. Въпреки това, няколко специфични реакции са свързани с него в така наречения фин синтез.

Меден(I) ацетиленид може също да се използва като нуклеофилен реагент в органичния синтез. По-специално, той играе важна роля в синтеза на полиини - съединения с няколко редуващи се тройни и единични връзки. Медните (I) ацетилениди в алкохолен разтвор се окисляват от атмосферния кислород, кондензират, за да образуват диини. Това е реакцията на Глейзър-Елингтън, открита през 1870 г. и по-късно подобрена. Медта(I) играе ролята на катализатор тук, тъй като самата тя не се изразходва в процеса.

По-късно, вместо кислород, калиевият хексацианоферат(III) беше предложен като окислител.

Елингтън подобри метода за получаване на полиини. Вместо алкини и медни (I) соли, като хлорид, които първоначално бяха въведени в разтвора, например, той предложи да се вземе меден (II) ацетат, който ще окисли алкина в средата на друг органичен разтворител - пиридин - при температура 60-70 ° С.

Тази модификация направи възможно получаването на много по-големи и по-стабилни молекули от diynes - макроцикли.