염화 3수화물 다이코퍼

Dicopper chloride trihydroxide
염화 3수화물 다이코퍼
Alpha crystal form
이름
IUPAC 이름
염화 3수화물 다이코퍼
기타 이름
TBCC(Trivasic Currinic Current)

뉴트리록 트리브라식 구리 염화물 TBCC 인텔리본드 C 구리 하이드록시염화물

염화 구리 3하이드록실
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.014.158 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 215-572-9
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/ClH.2Cu.3H2O/h1H;;;;;3*1H2/q;2*+2;;;/p-4
    키: SKQUKNCBWILCD-UHFFFAOYSA-J
  • [오오오오오오오오오오오오오오오오오.[OH-][Cl-][Cu+2][Cu+2]
특성.
Cu2(OH)3Cl
어금질량 213.56
외관 녹색 결정체 고체
밀도 3.5g/cm3
녹는점 250°C, 482°F, 523K
물에 용해되지 않는
pH 6.9 EPA 방법 SW846-9045로 측정
용해성 유기용매에서 불용성
구조
아타카마이트: 정형외과

파라타카마이트: 림보헤드랄

클리오아타카마이트:단백질

보탈라크이트: 단핵성

왜곡된 팔면체
위험
NFPA 704(화재 다이아몬드)
1
0
0
플래시 포인트 불연성
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)
 TWA 1mg/m3(Cu)[2]
REL(권장)
 TWA 1mg/m3(Cu)[2]
IDLH(즉시 위험)
 TWA 100 mg/m3(Cu)[2]
안전 데이터 시트(SDS) [1]
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

염화 3수화물은 Cu2(OH)3Cl이라는 공식을 가진 화학 화합물이다.흔히 트리바스크 구리 염화물(TBCC), 구리 3하이드록실 염화물 또는 구리 하이드록시염화염화물(Hydroxycloride)이라고 한다.그것은 광물 퇴적물, 금속 부식 제품, 산업 제품, 예술과 고고학적 물체, 그리고 일부 생명체에서 만나는 녹색의 결정체 고체다.그것은 원래 화학 중간 물질이나 살균제로 사용되는 침전 물질로서 산업 규모로 제조되었다.1994년부터 매년 수천 톤의 규모로 정제되고 결정화된 제품이 생산되어 동물들의 영양보충제로 광범위하게 사용되고 있다.

자연발생

Cu2(OH)3Cl은 아타카마이트, 파라타카마이트, 클리나타카마이트, 보탈락이트 등 4가지 다형질 결정체 형태의 자연광물로 발생한다.아타카미트는 직교합체, 파라타카미트는 림보헤드, 나머지 두 개의 다형체는 단핵체다.아타카마이트와 파라타카마이트는 구리 광물화 영역에서 흔히 볼 수 있는 2차 광물로 Cu-bearing 금속의 부식 산물로 자주 형성된다.[3][4][5][6][7][8][9]

가장 흔한 Cu2(OH)3Cl polymorph는 아타카마이트다.그것은 특히 건조하고 식염수 조건에서 다른 구리 광물의 산화 제품이다.그것은 훈증기 퇴적물과 해저 흑연기 퇴적물에서 황화물이 풍화되는 제품에서 발견되었다.칠레의 아타카마 사막에서 이름을 따왔다.그것의 색은 검은색에서 에메랄드색까지 다양하다.그것은 이집트와 메소포타미아의 많은 청동 물체에서 발견된 짙은 녹색 반짝거리는 결정체의 설탕처럼 코팅된 것이다.그것은 또한 해양 혈충 글리세라 디브란치아이트의 턱과 같은 생물계에서도 발견되었다.아타카미트의 안정성은 자연 지질학적 환경에서 역동적인 체제를 견뎌내는 능력에 의해 증명된다.[4][5][6][10]

파라타카마이트는 칠레의 아타카마 사막의 이름을 딴 또 다른 Cu2(OH)3Cl polymorph이다.구리 표면이나 청동 표면에 형성되는 분말형 연녹색 부식 제품에서 부식 푸스툴에서 확인되었다.그것은 그것의 결정체의 회전면 모양에 의해 아타카마이트와 구별될 수 있다.[4][5][8]

보탈락이트는 4개의 Cu2(OH)3Cl 폴리모르프 중 가장 안정성이 낮다.그것은 색이 옅은 청록색이다.이 희귀한 광물은 처음에 발견되었고 후에 영국 콘월의 보탈랙 광산에서 발견되었다.그것은 고고학적으로 발견되는 희귀한 부식 산물이다.예를 들어, 이집트의 바스테 동상에서 확인되었다.[4][5][7]

Cu2(OH)3Cl 계열의 네 번째 폴리모르프는 clinoatacamite이다.1996년 칠레의 추키카마타에서 발견되어 확인되었다.그것은 그것의 단핵 형태학 및 아타카마이트와의 관계를 암시하여 명명되었다.이것 역시 연녹색이지만 단색 결정체를 가지고 있다.Clinoatacamite는 밀접하게 연관된 파라타카마이트와 쉽게 혼동될 수 있다.Clinoatacamite는 보존 문헌에서 가장 이전에 보고된 파라타카미이트를 대체해야 한다고 여겨진다.[4][5][9]

구조

아타카미이트는 직교섬브, 우주군 Pnma이며 비대칭 단위에는 결정적으로 독립된 Cu와 히드록실 산소 원자가 두 개 있다.Both Cu atoms display characteristically Jahn-Teller distorted octahedral (4+2) coordination geometry: each Cu is bonded to four nearest OH groups with Cu-OH distance of 2.01Å; in addition, one of Cu atoms is bonded to two Cl atoms (at 2.76Å) to form a [Cu(OH)4Cl2] octahedron, and the other Cu atom is bonded to one Cl atom (at 2.75Å) and a distantOH 그룹(2.3636)에서 [Cu(OH)5Cl] 옥타헤드론을 형성한다.서로 다른 두 가지 유형의 옥타헤드론은 가장자리 연계가 되어 있으며, (110)과 평행인 [Cu(OH)5Cl2] 옥타헤드론 층을 교차 링크하는 [Cu(OH)4Cl][4][5][6] 옥타헤드론(OH)으로 입체적인 골격을 형성하고 있다(그림 1).

그림 1아타카마이트의 CU 조정 및 접합

Botalackite는 우주 그룹1 P2/m과 단핵으로 결정된다.아타카마이트에서와 마찬가지로 두 가지 다른 형태의 Cu 조정 기하학적 형태가 있는데, Jan-Teller 왜곡된 8각형[Cu(OH)4Cl2]과 [Cu(OH)5Cl]이다.그러나 이 옥타헤드라는 다른 방식으로 조립된다.각 팔면체는 주변 팔면체와 6개의 가장자리를 공유하며, (100)에 평행한 2차원 시트형 구조를 형성한다.인접한 시트는 한 시트의 히드록실 산소 원자와 다른 시트의 대립되는 염소 원자 사이의 수소 결합에 의해 함께 고정된다.그 결과 시트들 사이의 약한 결합은 완벽한(100) 갈라짐과 보탈락이트의 전형적인 상투적인 습관을 설명한다(그림 2).[4][5][7]

그림 2Botalackite의 Cu 조정 및 접합

파라타카마이트는 림보헤드랄, 우주 그룹 R3이다.그것은'=a/2, c'=c, 겉보기 우주군 R3m로 잘 발달된 하부 구조를 가지고 있다.비대칭 단위에는 결정적으로 독립된 Cu 원자가 4개 있다.Cu 원자는 세 가지 다른 형태의 팔면 조정 기하학을 보여준다.Cu 원자의 3/4는 가까운 OH 그룹 4개와 먼 Cl 원자 2개로 조정되어 예상 (4+2) 구성을 제공한다[Cu(OH)4Cl2].Three sixteenths of the Cu atoms are bonded to two near OH groups at 1.93Å and four stretched OH groups at 2.20Å to form an axially compressed (2+4) octahedral [Cu(OH)6], and the remaining one sixteenth of the Cu atoms are bonded to six equivalent OH groups at 2.12Å to form a regular octahedral [Cu(OH)6].얀-텔러가 왜곡한 [Cu(OH)4Cl2] 옥타헤드라는 가장자리를 공유하고 (001에 평행하게 부분적으로 점유된 층을 형성하며, 압축된 [Cu(OH)]6 옥타헤드라는 인접한 [Cu(OH)4Cl2] 옥타헤드 층을 교차 연결하여 3차원 골격을 형성한다.정규 팔면체 [Cu(OH)]6의 존재는 이례적이며, 이 특수 현장(3b)에서 Cu에 대한 Zn 또는 Ni의 부분 대체가 주위 온도에서 파라타카미트 구조를 안정화하는데 필요한 것으로 나타났다.특수 포지션의 대칭성이 높기 때문에 림보골 구조의 안정화를 위해서는 약 2 wt% Zn만이 필요하다.실제로 연구된 파라타카마이트 결정의 대부분은 상당한 양의 Zn 또는 Ni(>2 wt%)를 함유하고 있다(그림 3).[4][5][8]

그림 3파라타카마이트의 CU 조정 및 접합

Clinoatacamite는 단핵, 우주1 그룹 P2/m이다.그 구조는 파라타카마이트와 매우 가깝다.그러나 [Cu(OH)]6 팔면체는 얀-텔러가 왜곡되어 있다.얀-텔러가 왜곡된 [Cu(OH)4Cl2] 옥타헤드라는 가장자리를 공유하여 (101)에 평행하게 부분적으로 점유된 층을 형성한다.이 층은 위상적으로 마이카의 층과 동일하다.인접 층의 옥타헤드라가 상쇄되어 하나의 시트의 빈 부지가 인접 시트의 점유된 부지와 일치한다.[Cu(OH)]6 옥타헤드라는 층을 연결하여 3차원 네트워크를 형성한다(그림 4).[4][5][9]

그림 4cu clinoatacamite 내의 조정 및 접합

형성의 자유에너지에 기초한 열역학 데이터는 이들 다형체의 안정성 순서가 clinoatacamite>atacamite>botalackite임을 나타낸다.분광학 연구는 이러한 다형체에서 수소 결합의 강도가 파라타카마이트 >아타카마이트> 보탈락이트의 순서에 있다는 것을 보여준다.염화 구리 기초의 형성에 관한 연구는 보탈락이트가 주요 중간이고 대부분의 조건에서 먼저 결정된다는 것을 보여준다; 아타카마이트나 파라타카마이트에 대한 보탈락이트의 후속 재분석은 반응 매질의 특성에 따라 달라진다.[11][12][13]

특성.

염화 3수화물 Cu2(OH)3Cl은 녹색 결정체 고체다.구리 산화물에 염산을 제거하여 220 °C 이상에서 분해한다.중성미자에서는 대체로 안정적이지만, 알칼리성 매체에 열을 가하면 분해되어 산화물이 나온다.그것은 물과 유기 용매에서 사실상 불용성이고, 상응하는 구리 염(eq. 1)을 산출하는 광산에 용해되며, 암모니아, 아민 및 EDTA 용액에서 용해된다.수산화나트륨(eq. 2)과 반응해 구리 수산화물로 쉽게 전환할 수 있다.물 속 그것의 pH는 EPA 방법 SW846-9045로 측정된 6.9이다.[14]

Cu2(OH)3Cl + 3 HCl → 2 CuCl2 + 3 HO2 (eq.1)
Cu2(OH)3Cl + NaOH → 2Cu(OH)2 + NaCl (eq.2)

이 화합물의 성질에 대해 발표된 대부분의 과학 문헌은 구리 합금에서 천연 미네랄이나 부식 생산물로 발견되거나 실험실 조건에 따라 준비되는 시료에 초점을 맞추고 있다.

전통적으로 보고된 준비 경로

CuCl의2 가수분해

Cu2(OH)3Cl은 pH 4~7에서 CuCl2 용액을 가수 분해하여 준비할 수 있다.탄산나트륨, 암모늄, 칼슘 또는 수산화나트륨과 같은 다양한 염기를 사용할 수 있다(eq. 3).[3]

2CuCl2 + 3 NaOH → Cu2(OH)3Cl + 3 NaCl (eq.3)

Cu2(OH)3Cl은 또한 새로 침전된 CuO (eq. 4)와 함께 뜨거운 CuCl2 용액의 반응으로 준비될 수 있다.

CuCl2 + 3 CuO + 3 HO2 → 2 Cu2(OH)3Cl (eq.4)

용액에 충분한 염화 이온이 존재하는 경우 알칼리로 CuSO를4 가수 분해하면 Cu2(OH)3Cl(eq. 5)도 생성된다.

2 CuSO4 + 3 NaOH + NaCl → Cu2(OH)3Cl + 2 NaSO24 (eq.5)

산업생산

Brine용액에서 Cu(I)Cl의 공기산화

1994년 이전에, 염화 구리 기초의 대규모 산업 생산은 농작물 보호를 위한 살균제나 다른 구리 화합물 제조의 중간을 만드는 데 전념했다.[3]두 가지 용도 모두 화합물의 다형성적 특성이나 특히 중요한 개별 입자의 크기가 아니었기 때문에 제조 과정은 단순한 강수 체계였다.

Cu2(OH)3Cl은 Brine 용액에서 Cu(I)Cl의 공기 산화에 의해 준비될 수 있다.Cu(I)Cl 용액은 보통 구리 금속보다 CuCl2 용액을 줄여서 만든다.Brine이 농축된 CuCl2 용액은 Cu(II)가 완전히 감소될 때까지 구리 금속과 접촉한다.그 결과 Cu(I)Cl은 60~90°C까지 가열되고 산화와 가수분해에 영향을 미치기 위해 공기를 공급한다.산화 반응은 구리 금속을 사용하거나 사용하지 않고 수행할 수 있다.침전된 제품은 분리되어 CuCl과2 NaCl이 함유된 모주류는 공정(eq 6~7)으로 재활용된다.

CuCl2 + Cu + 2 NaCl → 2 NaCul2 (eq.6)
6 NaCuCl2 + 3/22 O + HO2 → 2 Cu2(OH)3Cl + 2 CuCl2 + 6 NaCl (eq.7)

이 과정에서 나온 제품은 1~5µm 크기의 미세한 입자로 농업용 살균제로 사용할 수 있다.[3]

미세조류 공정

1994년에는 정제되고 결정화된 형태의 트리바스크 구리 염화물의 상업적 생산을 위해 유달리 효율적이고 경제적이며 신뢰할 수 있고 녹색의 공정이 개발되었다.[15][16]그 결과 30~100미크론의 전형적인 입자 크기를 가진 안정적이고 자유분방한 비분진 녹분이 발생한다.그것의 밀도와 입자 크기 분포의 조합은 균일한 동물 사료 혼합물을 준비하는 데 유익한 혼합과 취급 특성을 야기한다.

처음에, 그 새로운 공정은 전자 인쇄회로기판 제조 산업의 사용후 식각류 흐름을 시작 재료로 활용하기 위해 고안되었다.

인쇄회로기판 제조작업에서 사용하는 사용후 식각용액은 산성 큐브릭 염화물용액(CuCl2/HCl)과 알칼리성 큐프라민 염화물용액(Cu(NH3)4Cl2)의 두 종류가 있다.트리바스크 구리 염화물은 이 두 용액 중 하나를 중화시키거나(산소 또는 알칼리성 경로) 이 두 용액의 조합, 즉 자기중립 반응에 의해 생성된다.

산성 경로에서, 큐빅 염화 용액은 가성소다, 또는 암모니아, 라임 또는 기타 베이스로 중화시킬 수 있다.

알칼리성 경로에서, 큐프라민 염화 용액은 HCl 또는 기타 이용 가능한 산성 용액(eq 8)으로 중화시킬 수 있다.

2 [Cu(NH3)4Cl2] + 5 HCl + 3 HO2 → Cu2(OH)3Cl + 8 NHCl4 (eq 8)

보다 효율적으로, 두 사용 후 식각 용액은 다른 하나를 중화시키는 약한 산성 조건에서 결합되어 염화 구리(eq 9)의 더 높은 수율을 생산한다.

3 [Cu(NH3)4Cl2] + 5 CuCl2 + 12 HO2 → 4 Cu2(OH)3Cl + 12 NHCl4 (eq 9)

결정화 과정에서 씨뿌리기가 도입된다.생산은 잘 정의된 조건(pH, 공급률, 농도, 온도 등)에서 지속적으로 운영된다.입자 크기가 좋은 제품이 생산돼 모주 속 백그라운드 소금 등 불순물과 쉽게 분리할 수 있다.물로 간단히 헹구고 건조시킨 후, 일반적인 입자 크기가 30~100미크론인 순수하고 자유분방한 비분진 녹색 결정체를 얻는다.이 과정에서 나온 제품은 주로 아타카마이트와 파라타카마이트로 염화 구리 기본의 안정적인 결정체로서 단순성을 위해 알파 염화 구리라고 불린다.알파 폴리모르프에 유리하도록 공정 조건을 세심하게 제어하면 제품이 장기간 보관 시간에 걸쳐 자유롭게 흐르게 되므로, 황산동 구리와 보탈락산염 베타(beta basic copy corratite crystal) 형태 모두에서 발생하는 cake를 방지한다.이 공정은 매년 수천 톤의 트리파시픽 구리 염화물을 제조하는 데 사용되어 왔으며, 1994년 마이크론트리에 의해 도입된 이래 상업 생산의 주요 경로였다.[16]

적용들

농업용 살균제로서

파인 Cu2(OH)3Cl은 차, 오렌지, 포도, 고무, 커피, 카르다맘, 면화 등에 살균 스프레이를 뿌리고, 고무에 공중 스프레이를 뿌려 잎에 대한 식물성 피토라 공격을 억제해 왔다.[3][17]

색소로서

염화 구리 기본은 색소로, 유리와 세라믹스의 색소로 사용되어 왔다.벽화, 원고조명 등 고대인들의 그림에서 채색제로 널리 쓰였다.고대 이집트인들이 화장품에 사용하기도 했다.[18][19]

폭약학에서는

Cu2(OH)3Cl은 폭약학에서 청/녹색 착색제로 사용되어 왔다.[3]

촉매로서

Cu2(OH)3Cl은 촉매의 준비와 염소화 및/또는 산화를 위한 유기 합성에서 촉매로 사용되어 왔다.

Cu2(OH)3Cl은 에틸렌의 염소화에 촉매 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.[20]

Cu2(OH)3Cl의 아타카마이트 및 파라타카마이트 결정 형태는 디메틸 탄산염에 대한 메탄올의 산화성 카보닐화를 위해 지원되는 CuCl2 촉매 시스템에서 활성 종으로 밝혀졌다.이러한 변환에서 지원되는 다수의 Cu2(OH)3Cl 촉매도 준비되고 연구되었다.Dimethyl carbonate는 환경 친화적인 화학 제품이며 다용도 화학 반응성을 가진 독특한 중간 제품이다.[21][22]

Cu2(OH)3Cl은 n-부탄에서 수성 무수화물로의 부분 산화를 위한 새로운 촉매 활성 물질로 확인되었다.[23]

초미세먼지 분말 CuO/Cu2(OH)3Cl의 혼합물은 아미도 블랙, 인디고 카민 등 염료의 광촉성 탈색 효과가 우수한 것으로 나타났다.[24]

상업용 사료 보충제로서

구리는 대부분의 유기체에서 대사 기능을 지원하는 수많은 효소의 필수 요소인 미량 미네랄 중 가장 중요한 요소 중 하나이다.1900년대 초부터 구리는 좋은 건강과 정상적인 발달을 지원하기 위해 동물 사료에 일상적으로 첨가되었다.1950년대부터 미량 미네랄 보충제의 생물학적 이용가능성에 대한 관심이 높아져 황산동 오타하이드레이트가 주요 공급원이 되었다.CuSO는4 높은 수용성, 즉 흡습성 때문에 사료 혼합물에서 파괴적인 반응을 일으킨다.이것들은 덥고 습한 기후에서 파괴적인 것으로 악명 높다.염화 구리 기본이 사료 안정성 문제를 줄일 수 있다는 인식은 이 화합물을 영양 공급원으로 사용하는 특허 발급을 이끌었다.[15]

그 후 동물 사료 연구에서는 염화 구리 염화 알파 결정 형태가 생물학적 과정과 잘 일치하는 화학 반응도의 비율을 가지고 있다는 것을 밝혀냈다.알파 결정 폴리모르프에 구리를 고정하는 결합의 강도는 동물의 소화관의 활성 구역 전체에 통제된 양의 구리를 전달하면서 다른 사료 성분과의 바람직하지 않은 반영양적 상호작용을 방지할 수 있다.

알파 염화 구리 알파 염화물을 대규모로 생산하는데 성공함으로써 사료에 염화 구리 염화물을 널리 응용함으로써 모든 주요 가축 집단의 구리 요구 조건을 충족시켰다.이러한 형태의 화합물은 고유의 화학적, 물리적 특성 때문에 가축과 양식업에서 사용하기 위한 상업적 사료 보충제로 특히 적합한 것으로 입증되었다.염화 구리 알파 결정 형태는 황산 구리와 비교하여 사료 안정성 향상, 비타민 및 기타 필수 사료 성분의 산화성 파괴 감소, 사료 혼합물의 우수한 혼합, 취급 비용 절감 등 많은 이점을 제공한다.그것은 닭, 칠면조, 돼지, 소와 젖소, 말, 애완동물, 양식장, 외래 동물원 동물을 포함한 대부분의 종들의 사료 제형에 널리 사용되어 왔다.[25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36]

참조

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