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compuestos de cobre

Una muestra de óxido de cobre(I) . El cobre forma una gran variedad de compuestos, generalmente con estados de oxidación +1 y +2, que a menudo se denominan cuproso y cúprico , r...

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Una muestra de óxido de cobre(I) .

El cobre forma una gran variedad de compuestos, generalmente con estados de oxidación +1 y +2, que a menudo se denominan cuproso y cúprico , respectivamente. [ 1 ] Los compuestos de cobre , ya sean complejos orgánicos u organometálicos , promueven o catalizan numerosos procesos químicos y biológicos. [ 2 ]

compuestos binarios

Al igual que con otros elementos, los compuestos más simples del cobre son los compuestos binarios, es decir, aquellos que contienen solo dos elementos; los principales ejemplos son los óxidos , sulfuros y haluros . Se conocen tanto el óxido cuproso como el cúprico . Entre los numerosos sulfuros de cobre , destacan el sulfuro de cobre(I) y el sulfuro de cobre(II) .

Se conocen haluros cuprosos con flúor , cloro , bromo y yodo , así como haluros cúpricos con flúor , cloro y bromo . Los intentos de preparar yoduro de cobre(II) solo producen yoduro de cobre(I) y yodo. [ 1 ]

2 Cu 2+ + 4 Yo − → 2 CuI + Yo 2

Química de coordinación

El cobre(II) produce una coloración azul intensa en presencia de ligandos de amoníaco. El que se utiliza aquí es el sulfato de tetraaminocobre(II) .

complejos Cu–O y Cu–N

El cobre forma complejos de coordinación con muchos ligandos donadores de oxígeno y nitrógeno . En solución acuosa, el cobre(II) existe como [Cu(H2 O)6 ] 2+Este complejo presenta la velocidad de intercambio de agua más rápida (velocidad de unión y separación de los ligandos de agua) para cualquier complejo acuoso de metal de transición . La adición de hidróxido de sodio acuoso provoca la precipitación de hidróxido de cobre(II) sólido de color azul claro . Una ecuación simplificada es:

Diagrama de Pourbaix para el cobre en medios no complejados (no se consideran aniones distintos de OH⁻ ) . Concentración iónica: 0,001  m (mol/kg de agua). Temperatura: 25  °C.
Cu 2+ + 2 OH − → Cu(OH) 2

El amoníaco acuoso produce el mismo precipitado. Al añadir un exceso de amoníaco, el precipitado se disuelve, formando el reactivo de Schweizer , que contiene tetraaminocobre(II):

Cu(H2 O)4 (OH)2 + 4 NH3→[Cu(H2 O)2 (NH3 )4 ] 2++ 2 H 2 O + 2 OH −

Muchos otros oxianiones forman complejos; entre ellos se incluyen el acetato de cobre(II) , el nitrato de cobre(II) y el carbonato de cobre(II) . El sulfato de cobre(II) forma un pentahidrato cristalino azul , el compuesto de cobre más conocido en el laboratorio. Se utiliza en un fungicida llamado mezcla bordelesa . [ 3 ]

Modelo de bolas y varillas del complejo [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ , que ilustra la geometría de coordinación octaédrica común para el cobre(II).

Los polioles , compuestos que contienen más de un grupo funcional alcohol , generalmente interactúan con sales cúpricas. Por ejemplo, las sales de cobre se utilizan para detectar azúcares reductores . Específicamente, utilizando el reactivo de Benedict y la solución de Fehling, la presencia del azúcar se señala mediante un cambio de color de Cu(II) azul a óxido de cobre(I) rojizo. [ 4 ] El reactivo de Schweizer y los complejos relacionados con etilendiamina y otras aminas disuelven la celulosa . [ 5 ] Los aminoácidos como la cistina forman complejos quelatos muy estables con cobre(II). [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Existen muchas pruebas químicas húmedas para iones de cobre, una de las cuales involucra ferrocianuro de potasio , que produce un precipitado marrón con sales de cobre(II).

La geometría molecular varía según el ligando y el estado de oxidación del cobre. Los complejos de cobre(I) suelen ser lineales de dos coordenadas, trigonal-planares de tres coordenadas y tetraédricos de cuatro coordenadas, mientras que los complejos de cobre(II) suelen ser octaédricos. [ 9 ]

complejos Cu–X

El cobre también forma complejos con haluros . En Cs₂CuCl₄ , el CuCl₄²⁻ presenta una geometría tetraédrica distorsionada (aplanada), mientras que en [Pt(NH₃ ) ₄ ] [ CuCl₄ ] adopta una configuración planar. También se conocen el CuBr₃⁻ verde y el CuBr₄²⁻ violeta . [ 10 ] El cobre monovalente forma cúmulos luminiscentes CuₙXₙ ( donde X = Br, Cl, I), que exhiben diversas propiedades ópticas. [ 11 ] [ 12 ]

Química de los organocobres

Los compuestos que contienen un enlace carbono-cobre se conocen como compuestos organocúpricos. Son muy reactivos frente al oxígeno para formar óxido de cobre(I) y tienen muchos usos en química . Se sintetizan tratando compuestos de cobre(I) con reactivos de Grignard , alquinos terminales o reactivos de organolitio ; [ 13 ] en particular, la última reacción descrita produce un reactivo de Gilman . Estos pueden sufrir sustitución con haluros de alquilo para formar productos de acoplamiento ; como tal, son importantes en el campo de la síntesis orgánica . El acetiluro de cobre(I) es altamente sensible a los choques, pero es un intermedio en reacciones como el acoplamiento de Cadiot-Chodkiewicz [ 14 ] y el acoplamiento de Sonogashira . [ 15 ] La adición conjugada a enonas [ 16 ] y la carbocupración de alquinos [ 17 ] también se pueden lograr con compuestos organocúpricos. El cobre(I) forma una variedad de complejos débiles con alquenos y monóxido de carbono , especialmente en presencia de ligandos amina. [ 18 ]

Cobre(III) y cobre(IV)

El cobre(III) se encuentra con mayor frecuencia en óxidos. Un ejemplo sencillo es el cuprato de potasio , KCuO₂ , un sólido azul-negro. [ 19 ] Los compuestos de cobre(III) más estudiados son los superconductores de cuprato . El óxido de itrio, bario y cobre ( YBa₂Cu₃O₇ ) consta de centros de Cu(II) y Cu(III). Al igual que el óxido, el fluoruro es un anión altamente básico [ 20 ] y se sabe que estabiliza los iones metálicos en estados de oxidación elevados. Se conocen fluoruros de cobre(III) e incluso de cobre(IV ) , K₃CuF₆ y Cs₂CuF₆ , respectivamente . [ 1 ]

Algunas proteínas de cobre forman complejos oxo , que también contienen cobre(III). [ 21 ] Con los tetrapéptidos , los complejos de cobre(III) de color púrpura se estabilizan mediante los ligandos amida desprotonados . [ 22 ]

Los complejos de cobre(III) también se encuentran como intermedios en reacciones de compuestos organocúpricos. [ 23 ] Por ejemplo, en la reacción de Kharasch–Sosnovsky .

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Holleman, AF; Wiberg, N. (2001). Química inorgánica . San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  2. ↑ Trammell, Rachel; Rajabimoghadam, Khashayar; Garcia-Bosch, Isaac (30 de enero de 2019). "Funcionalización de moléculas orgánicas promovida por cobre: ​​de sistemas modelo Cu/O2 biológicamente relevantes a transformaciones organometálicas" . Chemical Reviews . 119 (4): 2954–3031 . doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00368 . PMC 6571019. PMID 30698952 .  
  3. ↑ Wiley-Vch (2 de abril de 2007). "Fungicidas no sistemáticos (de contacto)" . Agroquímicos de Ullmann . Wiley. pág. 623. ISBN  978-3-527-31604-5.
  4. ↑ Ralph L. Shriner, Christine KF Hermann, Terence C. Morrill, David Y. Curtin, Reynold C. Fuson "Identificación sistemática de compuestos orgánicos", 8.ª edición, J. Wiley, Hoboken. ISBN 0-471-21503-1
  5. ↑ Saalwächter, Kay; Burchard, Walther; Klüfers, Peter; Kettenbach, G.; Mayer, Peter; Klemm, Dieter; Dugarmaa, Saran (2000). "Soluciones de celulosa en agua que contienen complejos metálicos". Macromolecules . 33 (11): 4094– 4107. Bibcode : 2000MaMol..33.4094S . CiteSeerX 10.1.1.951.5219 . doi : 10.1021/ma991893m . 
  6. ↑ Deodhar, S., Huckaby, J., Delahoussaye, M. y DeCoster, MA, agosto de 2014. Nanocompuestos biometálicos de alta relación de aspecto para interacciones celulares. En IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 64, No. 1, p. 012014). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/64/1/012014/meta .
  7. ↑ Kelly, KC, Wasserman, JR, Deodhar, S., Huckaby, J. y DeCoster, MA, 2015. Generación de nanocompuestos metálicos escalables de alta relación de aspecto en un medio líquido biológico. Journal of Visualized Experiments, (101), p.e52901. https://www.jove.com/t/52901/generation-scalable-metallic-high-aspect-ratio-nanocomposites .
  8. ↑ Karan, A., Darder, M., Kansakar, U., Norcross, Z. y DeCoster, MA, 2018. Integración de un biohíbrido que contiene cobre (CuHARS) con celulosa para su posterior degradación y control biomédico. Revista internacional de investigación ambiental y salud pública, 15(5), pág. 844. https://www.mdpi.com/1660-4601/15/5/844
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