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| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
亜硫酸銅(I,II)二水和物
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| その他の名前
シュヴルールの塩
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 銅3 H 4 O 8 S 2 | |
| モル質量 | 386.78 グラムモル−1 |
| 外観 | レンガ色の粉末 |
| 密度 | 3.57 |
| 溶解度 | アンモニア水 |
| 熱伝導率 | 0.1 kWcm −1 K −1 |
| 構造[3] | |
| 単斜晶系 | |
| P2 1 /n [2] | |
a = 5.5671 Å、b = 7.7875 Å、c = c = 8.3635 Å α = 90°、β = 91.279o°、γ = 90°
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格子体積（V）
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362.5 Å 3 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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シェヴルール塩（亜硫酸銅（I,II）二水和物、Cu 2 SO 3 •CuSO 3 •2H 2 OまたはCu 3 (SO 3 ) 2 •2H 2 O）は、 1812年にフランスの化学者ミシェル・ウジェーヌ・シェヴルールによって初めて調製された銅塩である。その珍しい特性は、銅の一般的な酸化状態の両方を含み、混合原子価錯体となっていることである。水には溶けず、空気中では安定している。[4]ロゴスキー塩として知られているものは、シェヴルール塩と金属銅の混合物である。[5]
準備
シェヴルール塩は、硫酸銅(II)水溶液をメタ重亜硫酸カリウム溶液で処理して作られます。溶液はすぐに青から緑に変わります。緑色の物質の正体は不明です。この溶液を加熱すると、赤みがかった固体沈殿物が生成されます。
3 CuSO 4 + 4 K 2 S 2 O 5 + 3 H 2 O → Cu 3 (SO 3 ) 2 •2H 2 O + 4 K 2 SO 4 + 4 SO 2 + H 2 SO 4
塩を形成する溶液中にナトリウムイオンが存在する場合、イオンは同じ電荷を持ち、サイズも似ているため、ナトリウムは銅（I）の一部を置換することができます。[3]
反応
シェヴルール塩は銅(I)と銅(II)の両方の特性を示す。塩酸は塩化銅(I)の白色固体を生成する。酸を加えすぎると沈殿物は溶解する。生成物にアンモニア水を加えると溶解し、濃い青色が現れる。これは[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+錯体の存在を示す。[5]
不活性雰囲気中で加熱すると200℃まで安定する。水と二酸化硫黄を放出し、CuSO 4 •Cu 2 OとCuSO 4 •2CuOとなる。850℃でCuOが形成され、900℃から1100℃ではCu 2 Oが現れる。空気中または酸素中で加熱するとCuSO 4、CuSO3、そして最終的にはCuO（酸化銅）となる[3] [6]
プロパティ
シェヴルール塩の赤外線スペクトルには、473、632 cm −1に極大値を持つ強い吸収帯、915、980、1025 cm −1に中程度の吸収帯、860 cm −1に弱い吸収帯が含まれています。[5] 980 cm −1は亜硫酸基の対称伸縮によるもので、632 cm −1 は対称屈曲によるもので、915 は非対称伸縮によるもので、473 cm −1 は非対称屈曲によるものです。これらの吸収帯に分裂が見られないことは、亜硫酸基が化合物中の他の成分によって歪んでいないことを示しています。[5]
光反射スペクトルは、425 nm付近に吸収を示し、500 nmに肩がある。これは亜硫酸銅発色団によるものである。近赤外線で785 nmに吸収ピークがあり、1000 nmに肩があるのは、銅イオンのヤーン・テラー分裂によるものである。最大反射率はスペクトルの赤色部分で約650 nmである。[3]
赤外線領域ではバンドギャップは0.85eVである。[7]
シェヴルール塩は、化学式Cu 2 SO 3 •FeSO 3 •2H 2 O、Cu 2 SO 3 •MnSO 3 • 2H 2 O、およびCu 2 SO 3 •CdSO 3 •2H 2 Oの同形複塩シリーズの代表的なメンバーです。これらの塩の特性は、イオン半径とイオン硬度の影響を示しています。[8]別の類似体であるCu 2 SO 3 •NiSO 3 •2H 2 Oは、レンガ色です。これは、硫酸ニッケルと硫酸銅の混合溶液に二酸化硫黄を泡立て、80°Cに加熱してpHを3.5に変更し、塩を沈殿させることによって作られます。[9]
シェヴルール塩の熱伝導率は0.1kWcm −1 K −1、熱容量は0.62Jcm −3 K −1 、熱拡散率は0.154cm 2 s −1である。[3]
比感受性は3.71×10 −6 emu/gである。[10]
シェヴルールの塩結晶には銅にとって2つの環境がある。+1酸化状態の銅は3つの酸素と硫黄原子に囲まれた歪んだ四面体空間にある。+2酸化状態の銅（または同形系列の他の金属）は4つの酸素原子と2つの水分子に囲まれた歪んだ八面体配位にある。[7]
シェヴルール塩のX線光電子スペクトルは、Cu(II) 2 p 1/2 、2 p 3/2 、Cu(I) 2 p 1/2 、2 p 3/2 に対応する955.6、935.8、953.3、943.9 eVのピークを示しています。銅の二次ピークは963.7、943.9 eVにあります。硫黄2 pは166.7 eVでピークを引き起こし、酸素1sは531.8でスパイクを引き起こします。[11]
応用
シェヴルール塩は、鉱石から銅を抽出する湿式製錬法で使用されます。まず鉱石を酸化し、次に硫酸アンモニウム-アンモニア溶液で抽出します。次にこれに二酸化硫黄を注入してシェヴルール塩を沈殿させます。沈殿が起こるには、pHが2〜4.5である必要があります。[8]
シェヴルール塩は、二酸化硫黄で汚染された湿った空気中で銅金属の腐食生成物として形成される。最初に形成されたときの塩は、a = 5.591、b = 7.781、c = 8.356 Åの不安定な斜方晶系であるが、1か月かけて通常の単斜晶系に変化する。加熱するとさらに早く変化する。[2]
参考文献
- ^ Masson, MR; Lutz, HD; Engelen, B. (2013). 亜硫酸塩、セレン酸塩、テルル酸塩。エルゼビア。pp. 262–266。ISBN 9781483286433。
- ^ ab Giovannelli, G.; Natali, S .; Zortea, L.; Bozzini, B. (2012 年 4 月)。「低酸素状態下の湿潤空気中で SO2 にさらされた酸化銅に形成された表面層の調査」。腐食科学。57 : 104–113。doi : 10.1016/j.corsci.2011.12.028 。
- ^ abcde Silva, Luciana A. da; Andrade, Jailson B. de (2004年4月). 「Cu2SO3.MSO3.2H2O (M = Cu、Fe、Mn、Cd) タイプの二重亜硫酸塩の同形シリーズ: レビュー」.ブラジル化学会誌. 15 (2): 170–177. doi : 10.1590/S0103-50532004000200003 .
- ^ メイン州シュブルル (1812)。 「最高のキュイブルの所有権」。アンナレス・ド・シミエ。83：187
- ^ abcd Dasent, WE; Morrison, D. (1964年6月). 「ユニポジ銅の亜硫酸塩」.無機核化学ジャーナル. 26 (6): 1122–1125. doi :10.1016/0022-1902(64)80274-8.
- ^ Silva, LA; Matos, JR; de Andrade, JB (2000 年 8 月). 「Cu2SO3·MSO3·2H2O (M=Cu, Fe, Mn または Cd) のような複亜硫酸塩の合成、同定および熱分解」. Thermochimica Acta . 360 (1): 17–27. doi :10.1016/S0040-6031(00)00525-6.
- ^ ab キェルケゴール、ペーダー;ビルギット、ナイベリ（1965年7月）。 「Cu2SO3・CuSO3・2H2Oの結晶構造」。アクタケミカ スカンジナビカ。19 (1–3): 2189–99。土井: 10.3891/acta.chem.scand.19-2189。
- ^ ab Çalban, Turan; Çolak, Sabri; Yeşilyurt, Murat (2006 年 3 月)。「銅を含む浸出液からの Chevreul 塩回収の統計モデル化」。化学工学および処理: プロセス強化。45 (3): 168–174。Bibcode :2006CEPPI..45..168C。doi :10.1016/j.cep.2005.06.008 。
- ^ Chalaya, EA; Tyurin, AG; Vasekha, MV; Biryukov, AI (2016年8月17日). 「銅(I)-ニッケル(II)二塩酸塩の合成と特性」.ロシア一般化学誌. 86 (7): 1545–1551. doi :10.1134/S1070363216070021. S2CID 99729125.
- ^ Pardasani, RT ; Pardasani, P. (2017). 「混合原子価亜硫酸銅であるシェヴルール塩の磁気特性」。常磁性化合物の磁気特性。Springer、ベルリン、ハイデルベルク。p. 181。doi :10.1007/978-3-662-53974-3_88。ISBN 9783662539736。
- ^ ブラント、パトリック; フェルナンド、クイントゥス (1978 年 1 月)。「銅の混合原子価化合物の X 線光電子スペクトル」。無機核化学ジャーナル。40 (2): 235–237。doi :10.1016/0022-1902(78)80117-1。