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Articulo de referencia

Óxido de cobre(I)

{{RubberBible97th|pages=4–60, 4–127, 5–11, 6–156, 12–222}} \n| Cu = 2 |O=1\n| Appearance = red-brown cubic crystals\n| Density = {{val|6.0|u=g/cm3}}\n| Solubility = {{val|0.0001...

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El óxido de cobre(I) u óxido cuproso es el compuesto inorgánico con la fórmula Cu₂O . Es uno de los principales óxidos de cobre , siendo el otro el óxido de cobre(II) u óxido cúprico ( CuO). El compuesto puede aparecer amarillo o rojo, dependiendo del tamaño de las partículas. [ 6 ] [ 7 ] El óxido cuproso se encuentra como el mineral cuprita . Es un componente de algunas pinturas antiincrustantes y tiene otras aplicaciones, incluyendo algunas que aprovechan su propiedad como semiconductor .

Propiedades

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 [ Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ azul .

El óxido cuproso es atacado por ácidos. El ácido clorhídrico produce el complejo cloruro CuCl⁻² . El ácido sulfúrico y el ácido nítrico producen sulfato de cobre(II) y nitrato de cobre(II) , respectivamente. [ 8 ]

Estructura

Cristal grande de la forma mineral del óxido de cobre(I) ( cuprita ).

En términos de sus esferas de coordinación, los centros de cobre son 2-coordinados y los óxidos son tetraédricos . El Cu₂O cristaliza en una estructura cúbica con una constante de red a l =4,27  Å . [ 9 ] Los átomos de cobre se disponen en una subred fcc de Bravais , y 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. [ 9 ]

Preparación

Diagrama de Pourbaix para el cobre en medios no complejados (no se consideran aniones distintos de OH⁻ ). Concentración iónica0,001  mol/kg de agua. Temperatura 25 °C (77 °F) .  

El óxido de cobre(I) puede producirse mediante varios métodos. [ 10 ] El más sencillo es a través de la oxidación del cobre metálico:

4 Cu + O 2 → 2 Cu 2 O

Los aditivos como el agua y los ácidos afectan la velocidad de reacción, así como 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, puede prepararse mediante la reducción de acetato de cobre(II) con hidrazina : [ 7 ]

4 Cu(O 2 CCH 3 ) 2 + N 2 H 4 + 2 H 2 O → 2 Cu 2 O + 8 CH 3 CO 2 H + N 2

Las soluciones de cloruro de cobre(I) 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 Cu₂O 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 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 corrosión roja .

Aplicaciones

El uso predominante del óxido cuproso es como componente de pinturas antiincrustantes . [ 10 ]

El óxido cuproso también se usa comúnmente como pigmento y fungicida . [ 11 ]

Los diodos rectificadores basados ​​en este material se utilizan 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 , el Cu₂O es uno de los materiales más estudiados. Muchas aplicaciones se demostraron por primera vez con este material:

Los excitones más bajos en Cu₂O son extremadamente longevos; se han demostrado perfiles de absorción con anchos de línea de neV , lo que representa la resonancia de excitón volumétrico más estrecha jamás observada. [ 15 ] Los polaritones cuadrupolares asociados tienen una baja velocidad de grupo, cercana a la velocidad del sonido. Por lo tanto, la luz se mueve casi tan lentamente como el sonido en este medio, lo que resulta en altas densidades de polaritones. Otra característica inusual de los excitones del estado fundamental es que todos los mecanismos de dispersión primarios se conocen cuantitativamente. [ 16 ]

El Cu₂O fue la primera sustancia en la que se pudo establecer un modelo completamente libre de parámetros para el ensanchamiento de la línea de absorción por la temperatura , lo que permitió deducir el coeficiente de absorción correspondiente. Se puede demostrar, utilizando el Cu₂O , que las relaciones de Kramers-Kronig no se aplican a los polaritones. [ 17 ]

En diciembre de 2021, Toshiba presentó una célula solar de película delgada de Cu₂O transparente . La célula alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 8,4 % , la más alta jamás registrada para una célula de este tipo hasta 2021. Estas células podrían utilizarse en aplicaciones para estaciones de plataformas de gran altitud y vehículos eléctricos . [ 18 ]

Compuestos similares

Un ejemplo de óxido de cobre(I,II) natural es el mineral paramelaconita , Cu 4 O 3 o Cu 2 I Cu 2 II O 3 . [ 19 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97.ª  ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . págs. 4–60 , 4–127 , 5–11 , 6–156 , 12–222 . ISBN  9781498754293.
  2. 1 2 Sigma-Aldrich Co. , producto n.º  208825 .
  3. 1 2 "Datos de materiales sobre Cu 2 O por Materials Project" . next-gen.materialsproject.org . Berkeley, CA: LBNL Materials Project; Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL). 2020. doi : 10.17188/1207131 . OSTI 1207131. Contrato DOE AC02-05CH11231, mp-361 . Recuperado el 3 de julio de 2026 . 
  4. 1 2 "SDS - Óxido de cobre(I)" (pdf) . www.fishersci.com . ThermoFisher Scientific. p. 3 . Consultado el 3 de julio de 2026 . 
  5. ↑ "Guía de bolsillo de NIOSH sobre riesgos químicos" .
  6. ↑ Greenwood, NN; Earnshaw, A. (1997). «Compuestos de cobre, plata y oro». Química de los elementos (PDF) (2.ª ed.). Oxford; Boston: Butterworth-Heinemann. pág. 1181. ISBN   0-7506-3365-4.
  7. 1 2 O. Glemser; R. Sauer. "Óxido de cobre (I)". En G. Brauer (ed.). Manual de química inorgánica preparativa, 2.ª ed . Vol. 2. Nueva York, NY: Academic Press. pág. 1011. ISBN   978-0-12-126601-1.
  8. ↑ Nicholls, David (1973). Complexes and first-row transition elements (Repr ed.). Houndmills, Basingstoke, Hampshire y Londres: Macmillan Education Ltd. pp. 201–206 . ISBN   0-333-17088-1.
  9. 1 2 "Cuprite" . mindat.org .
  10. 1 2 Zhang, Jun; Richardson, H. Wayne (2016). "Compuestos de cobre". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. págs. 1–31 . doi : 10.1002/14356007.a07_567.pub2 . ISBN  978-3-527-30673-2.
  11. ↑ "Óxido cuproso | The Merck Index Online" . merckindex.rsc.org . Consultado el 22 de agosto de 2025 .
  12. ↑ Patente estadounidense vencida - Patente de por vida US1640335A , Lars O Grondahl, "Dispositivo conductor de corriente unidireccional", publicado el 23 de agosto de 1927, emitido el 23 de agosto de 1927, asignado a Hitachi Rail STS USA Inc. 
  13. ^ Hanke, L.; Fröhlich, D.; Ivanov, AL; Littlewood, PB; Stolz, H. (22 de noviembre de 1999). "LA Fonoritones en Cu 2 O". Cartas de revisión física . 83 (21): 4365– 4368. Código bibliográfico : 1999PhRvL..83.4365H . doi : 10.1103/PhysRevLett.83.4365 .
  14. ↑ Brillouin, Léon. Massey, HSW (eds.). Propagación de ondas y velocidad de grupo . Burlington: Elsevier Science. ISBN 978-1-4832-3068-9.
  15. ↑ Brandt, Jan; Fröhlich, Dietmar; Sandfort, Christian; Bayer, Manfred; Stolz, Heinrich; Naka, Nobuko (2007-11-19). "Absorción óptica ultraestrecha y espectroscopia de excitación de dos fonones de paraexcitones de Cu 2 O en un campo magnético alto". Physical Review Letters . 99 (21) 217403. American Physical Society (APS). Bibcode : 2007PhRvL..99u7403B . doi : 10.1103/physrevlett.99.217403 . ISSN 0031-9007 . PMID 18233254 .  
  16. ↑ Wolfe, JP; Mysyrowicz, A. (1984). "Materia excitónica" (PDF) . Scientific American . 250. N.° 3. pág. 98. Bibcode : 1984SciAm.250c..98W . doi : 10.1038/scientificamerican0384-98 . ISSN 0036-8733 .   
  17. ↑ Hopfield, JJ (1958). "Teoría de la contribución de los excitones a la constante dieléctrica compleja de los cristales". Physical Review . 112 (5): 1555– 1567. Bibcode : 1958PhRv..112.1555H . doi : 10.1103/PhysRev.112.1555 . ISSN 0031-899X . 
  18. ↑ Bellini, Emiliano (22 de diciembre de 2021). "Toshiba afirma una eficiencia del 8,4% para una célula solar de óxido cuproso transparente" . Revista pv . Consultado el 22 de diciembre de 2021 .
  19. ↑ "Paramelaconita" . mindat.org .
  • Inventario Nacional de Contaminantes: Hoja informativa sobre el cobre y sus compuestos.