El cloruro de cobre(II) , también conocido como cloruro cúprico , es un compuesto inorgánico con la fórmula química CuCl₂ . Su forma anhidra monoclínica de color marrón amarillento absorbe lentamente la humedad para formar el dihidrato ortorrómbico de color azul verdoso CuCl₂ · 2H₂O , con dos moléculas de agua de hidratación . Se produce industrialmente para su uso como cocatalizador en el proceso Wacker .
Tanto la forma anhidra como la dihidratada se presentan de forma natural como los minerales raros tolbachita y eriocalcita , respectivamente.
Estructura
El cloruro de cobre(II) anhidro adopta una estructura de yoduro de cadmio distorsionada . En esta estructura, los centros de cobre son octaédricos . La mayoría de los compuestos de cobre(II) presentan distorsiones de la geometría octaédrica idealizada debido al efecto Jahn-Teller , que en este caso describe la localización de un electrón d en un orbital molecular que es fuertemente anti-enlazante con respecto a un par de ligandos cloruro. En CuCl₂ · 2H₂O , el cobre vuelve a adoptar una geometría octaédrica altamente distorsionada, estando los centros de Cu( II ) rodeados por dos ligandos de agua y cuatro ligandos cloruro, que se unen asimétricamente a otros centros de Cu. [ 4 ] [ 5 ]
El cloruro de cobre(II) es paramagnético . De interés histórico, el CuCl₂ · 2H₂O se utilizó en las primeras mediciones de resonancia paramagnética electrónica realizadas por Yevgeny Zavoisky en 1944. [ 6 ] [ 7 ]
Propiedades y reacciones
Las soluciones acuosas preparadas a partir de cloruro de cobre(II) contienen una variedad de complejos de cobre(II) que dependen de la concentración , la temperatura y la presencia de iones cloruro adicionales . Estas especies incluyen el color azul de [ Cu(H₂O ) ₆ ] ²⁺ y el color amarillo o rojo de los complejos de haluro de la fórmula [ CuCl₂⁺ₓ ] ₓ⁻ . [ 5 ]
Hidrólisis
Cuando las soluciones de cloruro de cobre(II) se tratan con una base , se produce una precipitación de hidróxido de cobre(II) : [ 8 ]
- CuCl 2 + 2 NaOH → Cu(OH) 2 + 2 NaCl
La hidrólisis parcial produce trihidróxido de cloruro de dicobre , Cu₂ ( OH) ₃Cl , un fungicida popular. [ 8 ] Cuando una solución acuosa de cloruro de cobre(II) se deja al aire y no se estabiliza con una pequeña cantidad de ácido, es propensa a sufrir una ligera hidrólisis. [ 5 ]
Redox y descomposición
El cloruro de cobre(II) es un oxidante suave . Comienza a descomponerse en cloruro de cobre(I) y gas cloro alrededor de los 400 °C (752 °F) y se descompone completamente cerca de los 1000 °C (1830 °F) : [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
- 2 CuCl 2 → 2 CuCl + Cl 2
El punto de fusión reportado del cloruro de cobre(II) de 498 °C (928 °F) es una fusión de una mezcla de cloruro de cobre(I) y cloruro de cobre(II). El verdadero punto de fusión de 630 °C (1166 °F) se puede extrapolar utilizando los puntos de fusión de las mezclas de CuCl y CuCl₂ . [ 12 ] [ 13 ] El cloruro de cobre(II) reacciona con varios metales para producir cobre metálico o cloruro de cobre(I) (CuCl) con oxidación del otro metal. Para convertir el cloruro de cobre(II) en cloruro de cobre(I), puede ser conveniente reducir una solución acuosa con dióxido de azufre como reductor : [ 8 ]
- 2 CuCl 2 + SO 2 + 2 H 2 O → 2 CuCl + 2 HCl + H 2 SO 4
complejos de coordinación
El CuCl₂ reacciona con HCl u otras fuentes de cloruro para formar iones complejos: el rojo [ CuCl₃ ] ⁻ (que se encuentra en el triclorurocuprato(II) de potasio K [ CuCl₃ ] ) ( en realidad es un dímero , [ Cu₂Cl₆ ] ²⁻ , un par de tetraedros que comparten una arista), y el verde o amarillo [ CuCl₄ ] ²⁻ (que se encuentra en el tetraclorurocuprato ( II) de potasio K₂ [ CuCl₄ ] ) . [ 5 ] [ 14 ] [ 15 ]
- CuCl 2 + Cl − ⇌ [ CuCl 3 ] −
- CuCl 2 + 2 Cl − ⇌ [ CuCl 4 ] 2−
Algunos de estos complejos pueden cristalizarse a partir de una solución acuosa y adoptan una amplia variedad de estructuras. [ 14 ]
El cloruro de cobre(II) también forma una variedad de complejos de coordinación con ligandos como amoníaco , piridina y óxido de trifenilfosfina : [ 8 ] [ 5 ] [ 16 ]
- CuCl 2 + 2 C 5 H 5 N → [ CuCl 2 (C 5 H 5 N) 2 ] (tetragonal)
- CuCl 2 + 2 (C 6 H 5 ) 3 P=O → [ CuCl 2 ((C 6 H 5 ) 3 P=O) 2 ] (tetraédrico)
Sin embargo, los ligandos "blandos" como las fosfinas (por ejemplo, la trifenilfosfina ), el yoduro y el cianuro, así como algunas aminas terciarias, inducen la reducción para dar complejos de cobre(I). [ 5 ]
Preparación
El cloruro de cobre(II) se prepara comercialmente mediante la cloración del cobre. El cobre al rojo vivo (300-400 °C) se combina directamente con el cloro gaseoso, dando lugar a cloruro de cobre(II) fundido. La reacción es muy exotérmica . [ 8 ] [ 15 ]
- Cu(s) + Cl 2 (g) → CuCl 2 (l)
Una solución de cloruro de cobre(II) se produce comercialmente añadiendo gas cloro a una mezcla circulante de ácido clorhídrico y cobre. A partir de esta solución, se puede obtener el dihidrato por evaporación. [ 8 ] [ 10 ]
Aunque el cobre metálico en sí mismo no puede oxidarse con ácido clorhídrico, las bases que contienen cobre, como el hidróxido, el óxido o el carbonato de cobre(II), pueden reaccionar para formar CuCl₂ en una reacción ácido-base que posteriormente puede calentarse por encima de 100 °C (212 °F) para producir el derivado anhidro. [ 8 ] [ 10 ]
Una vez preparada, una solución de CuCl₂ puede purificarse mediante cristalización . Un método estándar consiste en mezclar la solución con ácido clorhídrico diluido caliente y provocar la formación de cristales mediante enfriamiento en un baño de hielo de cloruro de calcio ( CaCl₂ ) . [ 17 ] [ 18 ]
Existen métodos indirectos y poco utilizados para emplear iones de cobre en solución y formar cloruro de cobre(II). La electrólisis de cloruro de sodio acuoso con electrodos de cobre produce (entre otras cosas) una espuma azul verdosa que puede recolectarse y transformarse en hidrato. Si bien esto no se suele hacer debido a la emisión de cloro gaseoso tóxico y a la prevalencia del proceso cloroalcalino, más general , la electrólisis convierte el cobre metálico en iones de cobre en solución, formando el compuesto. De hecho, cualquier solución de iones de cobre puede mezclarse con ácido clorhídrico y transformarse en cloruro de cobre eliminando los demás iones. [ 19 ]
Usos
Cocatalizador en el proceso Wacker
Una importante aplicación industrial del cloruro de cobre(II) es como cocatalizador con cloruro de paladio(II) en el proceso Wacker . En este proceso, el eteno (etileno) se convierte en etanal (acetaldehído) utilizando agua y aire . Durante la reacción, el PdCl₂ se reduce a Pd , y el CuCl₂ sirve para reoxidarlo a PdCl₂ . El aire puede entonces oxidar el CuCl resultante a CuCl₂ , completando así el ciclo. [ 20 ]
- C₂H₄ + PdCl₂ + H₂O → CH₃CHO + Pd + 2 HCl
- Pd + 2 CuCl 2 → 2 CuCl + PdCl 2
- 4 CuCl + 4 HCl + O 2 → 4 CuCl 2 + 2 H 2 O
El proceso general es: [ 20 ]
- 2 C 2 H 4 + O 2 → 2 CH 3 CHO
En síntesis orgánica
El cloruro de cobre(II) tiene algunas aplicaciones altamente especializadas en la síntesis de compuestos orgánicos . [ 17 ] Afecta la cloración de hidrocarburos aromáticos , que a menudo se realiza en presencia de óxido de aluminio . Es capaz de clorar la posición alfa de los compuestos carbonílicos : [ 20 ] [ 21 ]
Esta reacción se lleva a cabo en un disolvente polar como la dimetilformamida , a menudo en presencia de cloruro de litio , que acelera la reacción. [ 20 ]
El CuCl₂ , en presencia de oxígeno , también puede oxidar fenoles . El producto principal puede dirigirse para dar una quinona o un producto acoplado por dimerización oxidativa. Este último proceso proporciona una ruta de alto rendimiento para el 1,1-binaftol : [ 22 ]
Estos compuestos son intermedios en la síntesis de BINAP y sus derivados. [ 20 ]
El cloruro de cobre(II) dihidratado promueve la hidrólisis de acetónidos , es decir, para la desprotección para regenerar dioles [ 23 ] o aminoalcoholes , como en este ejemplo (donde TBDPS = terc -butildifenilsililo ): [ 24 ]
El CuCl₂ también cataliza la adición de radicales libres de cloruros de sulfonilo a alquenos ; la alfa-clorosulfona puede luego sufrir una eliminación con una base para dar un producto de vinilsulfona . [ 20 ]
Catalizador en la producción de cloro
El cloruro de cobre(II) se utiliza como catalizador en diversos procesos que producen cloro por oxicloración . El proceso Deacon se lleva a cabo a unos 400 a 450 °C en presencia de cloruro de cobre: [ 8 ]
- 4 HCl + O 2 → 2 Cl 2 + 2 H 2 O
El cloruro de cobre(II) cataliza la cloración en la producción de cloruro de vinilo y diclorometano . [ 8 ]
El cloruro de cobre(II) se utiliza en el ciclo cobre-cloro donde reacciona con vapor para formar dicloruro de óxido de cobre(II) y cloruro de hidrógeno, y posteriormente se recupera en el ciclo mediante la electrólisis del cloruro de cobre(I). [ 11 ]
Usos específicos
El cloruro de cobre(II) se utiliza en pirotecnia como agente colorante azul/verde. En una prueba de llama , los cloruros de cobre, como todos los compuestos de cobre, emiten luz verde-azul. [ 25 ]
En las tarjetas indicadoras de humedad (HIC), se pueden encontrar en el mercado tarjetas HIC de color marrón a azul celeste (con base de cloruro de cobre(II)) sin cobalto. [ 26 ] En 1998, la Comunidad Europea clasificó los artículos que contenían cloruro de cobalto(II) en concentraciones de 0,01 a 1 % p/p como T (tóxicos), con la correspondiente frase R49 (puede causar cáncer si se inhala). En consecuencia, se han desarrollado nuevas tarjetas indicadoras de humedad sin cobalto que contienen cobre. [ 27 ]
El cloruro de cobre(II) se utiliza como mordiente en la industria textil, edulcorante de petróleo , conservante de madera y limpiador de agua . [ 8 ] [ 28 ]
fenómeno natural

El cloruro de cobre(II) se presenta naturalmente como el mineral anhidro muy raro tolbachita y el dihidrato eriocalcita. [ 29 ] Ambos se encuentran cerca de fumarolas y en algunas minas de cobre. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] Los oxihidróxidos-cloruros mixtos como la atacamita ( Cu 2 (OH) 3 Cl ) son más comunes y se originan entre las zonas de oxidación de los yacimientos de mineral de cobre en climas áridos. [ 33 ]
Seguridad e impacto biológico
El cloruro de cobre(II) puede ser tóxico. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) solo permite concentraciones inferiores a 1,3 ppm de iones de cobre acuosos en el agua potable . [ 34 ] Si se absorbe cloruro de cobre, provoca dolor de cabeza, diarrea, disminución de la presión arterial y fiebre. La ingestión de grandes cantidades puede causar intoxicación por cobre , trastornos del sistema nervioso central y hemólisis . [ 35 ] [ 36 ]
Se ha demostrado que el cloruro de cobre(II) causa aberraciones cromosómicas y alteraciones del ciclo mitótico en células de A. cepa (cebolla). [ 37 ] Estas alteraciones celulares conducen a la genotoxicidad . El cloruro de cobre(II) también se ha estudiado como un contaminante ambiental nocivo. A menudo presente en el agua de riego, puede afectar negativamente a los microbios del agua y del suelo. [ 38 ] Específicamente, se encontró que las bacterias desnitrificantes son muy sensibles a la presencia de cloruro de cobre(II). A una concentración de 0,95 mg/L, se encontró que el cloruro de cobre(II) causa una inhibición del 50% (CI50) de la actividad metabólica de los microbios desnitrificantes. [ 39 ]
Véase también
Referencias
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Lecturas adicionales
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Enlaces externos
- Cloruro de cobre en la tabla periódica de los vídeos (Universidad de Nottingham)
- Cloruro de cobre (II) – Descripción e imágenes
- Inventario Nacional de Contaminantes – Hoja informativa sobre el cobre y sus compuestos
- compuestos de cobre(II)
- cloruros
- halogenuros metálicos
- Materiales semiconductores
- complejos de coordinación
- Colorantes pirotécnicos