19.10. Сполуки Купруму

При взаємодії міді з електронегативнішими неметалами утворюються переважно сполуки Купруму(II). Про це свідчить, наприклад, додатне значення теплоти реакції між купрум(I) хлоридом і хлором з утворенням купрум(II) хлориду:

CuCl (кр.) + ½Cl₂ (г) → CuCl₂ (кр.) + 71 кДж·моль⁻¹

Стійкіші сполуки Купруму(I) із Сульфуром і Йодом, в яких зв'язки мають слабкоіонний характер (електронегативність Купруму 1,9, а Сульфуру і Йоду 2,5).

Гідратований іон Купруму(II) Cu(H₂O)₄²⁺ має світло-синє забарвлення, яке спостерігається у водних розчинах солей Купруму(II) та в деяких кристалогідратах. З солей міді найбільше значення має купрум(II) сульфат, що утворює сині кристали CuSO₄·5H₂O. Металева мідь не настільки активна, щоб заміщувати іон Гідрогену в розбавлених кислотах (у ряду напруг вона займає місце нижче від водню; розд. 11); тому мідь не розчиняється в кислотах, якщо немає окисника. Проте гаряча концентрована сульфатна кислота, що сама є окисником, розчиняє металеву мідь, а розбавлена сульфатна кислота розчиняє її повільно в присутності повітря

Cu + 2H₂SO₄ + 3H₂O → CuSO₄·5H₂O + SO₂

або

2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ + 8H₂O → 2CuSO₄·5H₂O

Купрум(II) сульфат, широко відомий під назвою мідного купоросу, застосовують при електролітичному нанесенні мідних покриттів, при копіюванні креслень, у виробництві електричних елементів, а також як вихідну сировину для одержання інших сполук Купруму.

Купрум(II) хлорид CuCl₂ можна одержати у вигляді жовтих кристалів при безпосередньому сполученні простих речовин. Гідратована сіль CuCl₂·2H₂O має синювато-зелене забарвлення, а її розчин у хлоридній кислоті має зелений колір. Колір цієї солі зумовлений тим, що вона є комплексною сполукою

в якій атоми Хлору безпосередньо зв'язані з атомом Купруму. Зелений розчин містить іони CuCl₃(H₂O)⁻ і CuCl₄²⁻. Усі ці іони мають плоску будову, причому атом Купруму розташований у центрі квадрата, утвореного чотирма приєднаними до нього групами. Плоску конфігурацію мають також інші комплекси Купруму, зокрема темно-синій амоніачний комплекс Cu(NH₃)₄²⁺.

Іон одновалентного Купруму Cu⁺ настільки нестійкий у водних розчинах, що внаслідок самоокиснення — самовідновлення переходить у металеву мідь та іон Купруму(II)

2Cu⁺ → Cu + Cu²⁺

З оксигеновмісними кислотами Купрум(I) утворює дуже мало солей. Стійкі сполуки Купруму(I) є або нерозчинними кристалами, що містять ковалентні зв'язки, або ковалентними комплексами.

При додаванні міді до розчину купрум(II) хлориду в концентрованій хлоридній кислоті відбувається реакція, що призводить до утворення безбарвного розчину, який містить комплексний іон Купруму(I) CuCl₂⁻

CuCl₄²⁻ + Cu → 2CuCl₂⁻

Цей комплексний іон має два ковалентні зв'язки й характеризується такою електронною структурою:

Існують також інші комплекси одновалентного Купруму — CuCl₃²⁻ і CuCl₄³⁻.

Якщо такий розчин розбавити водою, то утворюється безбарвний осад купрум(I) хлориду CuCl. Цей осад також містить ковалентні зв'язки, причому кожен атом Купруму зв'язаний із чотирма сусідніми атомами Хлору, а кожен атом Хлору своєю чергою — із чотирма сусідніми атомами Купруму; зв'язки здійснюються за допомогою зовнішніх електронів хлорид-іона. Така будова сильно нагадує структуру алмазу, в якій місця атомів Карбону почергово займають атоми Купруму й Хлору (рис. 7.1).