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氯离子和铜离子的配合物

2023-08-08 13:52 作者:雪里金簪无处寻  | 我要投稿



盐酸胍饱和溶液(左)、氯化钾饱和溶液(右),分别加入硫酸铜
盐酸胍-硫酸铜溶液(左)滴入少许硫酸后变黄色(右)

  六水合铜离子是Cu(H2O)4(H2O)2^2+,d9电子结构导致姜泰勒畸变,两个相对的配位水距离变远、配位变弱,忽略这两个弱配位水可粗略记作Cu(H2O)4^2+。

  氯离子可替换铜离子配位水,随氯离子浓度上升而逐步替换,Cu(H2O)3Cl^+,Cu(H2O)2Cl2等。CuCl4^2-是淡黄色的,完全替换形成CuCl4^2-并不容易,往往需要在乙醇或浓盐酸这类体系中进行,混合食盐溶液与硫酸铜得到的显然不是CuCl4^2-。

   硫酸铜溶液加入氯化钠、氯化钾后pH会下降,可知,相比水合铜离子,氯、水混配铜离子的配位水酸性更强,或者说更容易水解。在pH不够低的情况下,形成的往往是氯、水、羟基混配的铜离子。

   盐酸胍远远比氯化钾、氯化钠更易溶于水,意味着其饱和溶液氯离子浓度高,而水的活度偏低,更有利于氯离子替换配位水,因此明显偏黄绿色。但仅此并不足以让铜完全以CuCl4^2-形式存在,溶液仍然有绿色,加入少量酸破坏氯、水、羟基混配物,溶液才能变为CuCl4^2-的浅黄色。

   显绿色的混配离子有且只有一个配位羟基。因为如果有2个羟基,那氢氧化铜就能溶于浓氯化钾溶液,Cu(OH)2 + Cl^- + H2O <> CuCl(OH)2(H2O)^-,这都不符合实验现象。

   显绿色的混配离子也不太可能是Cu(OH)Cl3^2-,电荷排斥问题,它的羟基不太耐酸。

   显绿色的混配离子也不太可能是多核离子。二价铜离子电荷密度明显低于二价铍、三价铁、铝,没什么形成多核离子的倾向。K2[Cu2Cl6]往往要在乙酸中制备,因为过多的水或醇都会破坏这个双核离子,形成K[CuCl3(ORH)]这类物质,乙酸配位能力弱不少,就没问题了。

   显绿色的最有可能是Cu(OH)(H2O)Cl2^-或Cu(OH)(H2O)2Cl。

   碱式氯化铜是Cu2(OH)3Cl,绿色溶液遇到少量碱就会析出碱式氯化铜

2Cu(OH)(H2O)Cl2^- + OH^- <> Cu2(OH)3Cl +3Cl^- + 2H2O

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