Bakar(I) acetilid
Bakar(I) acetilid ili Bakrov acetilid sa formulom Cu2C2 je organsko jedinjenje, koje sadrži 2 atoma ugljenika i ima molekulsku masu od 151,113 Da. Iako nikada nije okarakterisan rendgenskom kristalografijom, za materijal se to tvrdilo najmanje od 1856. godine.[4] Za jedan oblik se tvrdi da je monohidrat sa formulom Cu
2C
2.H
2O i on je crvenkasto-braon eksplozivni prah.
| |
| Nazivi | |
|---|---|
| IUPAC naziv
Dicuprous acetylide
| |
| Identifikacija | |
3D model (Jmol)
|
|
| ChemSpider | |
| |
| Svojstva | |
| C2Cu2 | |
| Molarna masa | 151,113 |
| Agregatno stanje | crveno-braon prah |
| Opasnosti | |
| Opasnost u toku rada | Eksplozivno |
| SAD zdravstvene granice izlaganja (NIOSH): | |
PEL (dozvoljivo)
|
TWA 1 mg/m3 (as Cu)[3] |
REL (preporučeno)
|
TWA 1 mg/m3 (as Cu)[3] |
IDLH (neposredna opasnost)
|
TWA 100 mg/m3 (as Cu)[3] |
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 verifikuj (šta je   ?)
| |
| Reference infokutije | |
To je karbid plemenitog metala i veoma je eksplozivan. Kada se zagreje, ova supstanca eksplodira.
Sinteza
urediMaterijali za koje se smatra da je bakarni acetilid mogu se pripremiti tretiranjem acetilena rastvorom bakar(I) hlorida i amonijaka:
- C2H2 (g) + 2 CuCl (s) → Cu2C2 (s) + 2 HCl (g)
Ova reakcija proizvodi crvenkasti čvrsti talog.
Svojstva
urediKada se osuši, bakar acetilid je primarni eksploziv osetljiv na toplotu i udare, osetljiviji od acetilida srebra.[5]
U pogonima za proizvodnju acetilena, smatra se da se bakarni acetilid formira unutar cevi napravljenih od bakra ili legure sa visokim sadržajem bakra, što može dovesti do nasilne eksplozije.[6] To je dovelo do napuštanja bakra koji samo šteti materijalima koji su napravljeni od bakra.[7] Bakarni katalizatori koji se koriste u hemijskoj industriji takođe mogu predstavljati određeni stepen rizika pod određenim uslovima.[8]
Hemijska svojstva
urediBakar(I) acetilid je nestabilno jedinjenje. Na vazduhu oksidira u bakar(II) acetilid i bakar(II) oksid:[9]
- 2Cu2C2 + Oh2 → 2CuC2 + 2CuO
Podložnost oksidaciji je tolika da nije moguće dobiti proizvod čistoće veće od 95% pripremanjem na vazduhu.[10]
Tokom oksidacije čistim kiseonikom nastaju bakar(I) oksid i grafit[10]
- 2Cu2C2 + Oh2 → 2Cu2O + 4C
Rastvara se u razblaženim mineralnim kiselinama uz oslobađanje acetilena i odgovarajuće soli bakra(I).[9]
- Cu2C2 + H2SO4 → Cu2SO4 + C2H2
Do raspadanja sa oslobađanjem acetilena dolazi i u reakciji sa vodenim rastvorom kalijum cijanida:[10]
- Cu2C2 + 8KCN + 2H2O → C2H2↑ + 2K3[Cu(CN)4] + 2KOH
Kada se hidrat zagreje u vakuumu, on se razlaže na metalni bakar, grafit i vodu:[10]
- Cu2C2·H2O → 2Cu + 2C + H2O
U suvom stanju je vrlo osetljiv na udarce i može eksplodirati prilikom udara. Jedna je od retkih supstanci koja nakon eksplozije ne oslobađa nikakve gasne proizvode. U isparenjima hlora, broma i joda može doći do spontanog paljenja. U reakciji sa srebrnim nitratom može stvoriti eksplozivne smeše koje sadrže srebrni acetilid.[9]
- Cu2C2 + 2AgNO3 → Ag2C2 + 2CuNO3
Prisustvo acetilena u visokolegiranim bakarnim cevima dovodi do stvaranja bakar(I) acetilida, što može rezultirati naglim eksplozijama unutar njih.[11]
U izvornoj literaturi postoje neslaganja u pogledu temperature koja izaziva spontano eksplozivno raspadanje. Prema Priručniku za neorganske hemikalije, eksplozija nastaje kada se zagreje iznad 100 °C (212 °F; 373 K),[9] dok Enciklopedija eksploziva i srodnih predmeta navodi temperaturu od 120 °C (248 °F; 393 K),[12] uz napomenu da su veće vrednosti takođe date u literaturi: tačka paljenja 150 °C (302 °F; 423 K)[13] i temperatura eksplozije od oko 170 °C (338 °F; 443 K) na vazduhu i raspadanje na oko 265 °C (509 °F; 538 K) u visokom vakuumu.[10]
Osobine
uredi| Osobina | Vrednost |
|---|---|
| Broj akceptora vodonika | 0 |
| Broj donora vodonika | 0 |
| Broj rotacionih veza | 0 |
| Particioni koeficijent[14] (ALogP) | 0,0 |
| Rastvorljivost[15] (logS, log(mol/L)) | 2,7 |
| Polarna površina[16] (PSA, Å2) | 92,0 |
Reakcije
urediBakar acetilid je supstrat Glejzerovog spajanja za formiranje poliina. U tipičnoj reakciji, suspenzija Cu
2C
2.H
2O u amonijačnom rastvoru se tretira vazduhom. Bakar je oksidovan u Cu2+
i formira plavi rastvorljivi kompleks sa amonijakom, ostavljajući iza sebe crni čvrsti talog. Za poslednje se tvrdi da se sastoji od karbina, neuhvatljivog alotropa ugljenika:[17]
- Cu+
−C(≡C−C≡)nC− Cu+
Ovo tumačenje je osporeno.[18]
Sveže pripremljeni acetilid bakra reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom i formira acetilen i bakar(I) hlorid. Uzorci koji su stari uz izlaganje vazduhu ili jonima bakra(II) oslobađaju i više poliine H(−C≡C−)nH, sa n vrednostima od 2 do 6, kada se razlaže hlorovodoničnom kiselinom. „Ugljenični“ ostatak ove dekompozicije takođe ima spektralni potpis (−C≡C−)n lanaca. Pretpostavlja se da oksidacija izaziva polimerizaciju acetilidnih anjona C2−
2 čvrstom stanju u anjone karbinskog tipa. C(≡C−C≡)nC2− ili anjone polikumulenskog tipa C(=C=C=)mC4−.[4]
Termičko raspadanje acetilida bakra u vakuumu nije eksplozivno i ostavlja bakar u obliku finog praha na dnu balona, dok se na zidove taloži pahuljasti vrlo fini ugljenični prah. Na osnovu spektralnih podataka, za ovaj prah se tvrdilo da je karbin C(−C≡C−)nC, a ne grafit kako se očekivalo.[4]
Korišćenje
urediZbog svoje visoke osetljivosti, nema neke posebne koristi, ali reakcija koju proizvodi može se koristiti za proveru prisustva acetilena:
- C2H2 + 2CuCl → C2Cu2 + 2HCl
Acetilen reaguje sa bakrovim hloridom da bi dao bakar karbid i hlorovodoničnu kiselinu.
Aplikacije
urediIako nije praktično koristan kao eksploziv zbog visoke osetljivosti, zanimljiv je kao kuriozitet jer je jedan od vrlo retkih eksploziva koji pri detonaciji ne oslobađa nikakve gasovite produkte.
Formiranje bakar acetilida kada se gas propušta kroz rastvor bakar(I) hlorida koristi se kao test za prisustvo acetilena.
Reakcije između Cu+ i alkina se dešavaju samo ako je prisutan terminalni vodonik (jer je blago kiseo po prirodi). Dakle, ova reakcija se koristi za identifikaciju terminalnih alkina.
Vidi još
urediReference
uredi- ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.
- ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
- ^ а б в NIOSH Џепни водич хемијских хазарда. „#0150”. Nacionalni institut za bezbednost i zdravlje na radu (NIOSH).
- ^ а б в Cataldo, Franco (1999). „From dicopper acetylide to carbyne”. Polymer International. 48: 15—22. doi:10.1002/(SICI)1097-0126(199901)48:1<15::AID-PI85>3.0.CO;2-#.
- ^ Cataldo, Franco; Casari, Carlo S. (2007). „Synthesis, Structure and Thermal Properties of Copper and Silver Polyynides and Acetylides”. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. 17 (4): 641—651. ISSN 1574-1443. S2CID 96278932. doi:10.1007/s10904-007-9150-3.
- ^ „Mine Safety and Health Administration (MSHA) - Accident Prevention Program - Miner's Tips - Hazards of Acetylene Gas”. Архивирано из оригинала 06. 07. 2008. г. Приступљено 08. 06. 2008.
- ^ „Copper”. Архивирано из оригинала 1. 10. 2007. г. Приступљено 8. 2. 2013.
- ^ „The Safe Use of Copper -Containing Catalysts in Ethylene Plants”. Приступљено 2008-06-08.
- ^ а б в г Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. стр. 258–259. ISBN 978-0-07-049439-8.
- ^ а б в г д Klement, R.; Köddermann-Gros, E. (1947). „Die Oxydationsprodukte des Kupfer(I)-acetylides”. Zeitschrift für Anorganische Chemie (на језику: немачки). 254: 201—216. doi:10.1002/zaac.19472540305.
- ^ „MSHA’s Accident Prevention Program Miner’s Tip – Hazards of Acetylene Gas” (на језику: енглески). Mine Safety and Health Administration. Архивирано из оригинала 31. 01. 2015. г. Приступљено 10. 10. 2010.
- ^ Basil T. Fedoroff, Henry A. Aaronson, Earl F. Reese, Oliver E. Sheffield, George D. Clift (1960). Encyclopedia of Explosives and Related Items (на језику: енглески). 1. New Jersey: U.S. Army Research and Development Command, TACOM, ARDEC, Warheads, Energetics and Combat Support Center, Picatinny Arsenal. стр. A72. LCCN 61-61759.
- ^ „An improved process for making explosive compositions for detonating rivets. Patent GB528299”. Espacenet. Dynamit Nobel AG. 1940. Приступљено 2015-05-27.[мртва веза]
- ^ Ghose, Arup K.; Viswanadhan, Vellarkad N.; Wendoloski, John J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragmental Methods: An Analysis of ALOGP and CLOGP Methods”. The Journal of Physical Chemistry A. 102 (21): 3762—3772. Bibcode:1998JPCA..102.3762G. doi:10.1021/jp980230o.
- ^ Tetko, I. V.; Tanchuk, V. Y.; Kasheva, T. N.; Villa, A. E. (2001). „Estimation of aqueous solubility of chemical compounds using E-state indices”. Journal of Chemical Information and Computer Sciences. 41 (6): 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.
- ^ Ertl, P.; Rohde, B.; Selzer, P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment-based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. Journal of Medicinal Chemistry. 43 (20): 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.
- ^ Cataldo, Franco (1997). „A study on the structure and electrical properties of the fourth carbon allotrope: Carbyne”. Polymer International. 44 (2): 191—200. doi:10.1002/(SICI)1097-0126(199710)44:2<191::AID-PI842>3.0.CO;2-Y.
- ^ H. Kroto (2010), Carbyne and other myths about carbon. RSC Chemistry World, November 2010.
Literatura
uredi- Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart; Wothers, Peter (2001). Organic Chemistry (I изд.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850346-0.
- Smith, Michael B.; March, Jerry (2007). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th изд.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-72091-7.
