酸化銅(I)

銅(I)酸化物
	; 単位セル
	; クリスタルパッキング
名前
	IUPAC名酸化銅(I)
	その他の名前亜酸化銅; 二酸化; 銅; 赤酸化銅
識別子
CAS番号	1317-39-1 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像; インタラクティブ画像;
チェビ	チェビ:81908;
ケムスパイダー	8488659 ;
ECHA 情報カード	100.013.883
EC番号	215-270-7;
ケッグ	C18714 ;
パブケム CID	10313194;
RTECS番号	GL8050000;
ユニ	T8BEA5064F ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ００３４４８９;
	InChI InChI=1S/2Cu.O/q2+1;-2 キー: KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/2Cu.O/rCu2O/c1-3-2 キー: BERDEBHAJNAUOM-YQWGQOGZAF; InChI=1/2Cu.O/q2+1;-2 キー: KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYAM;
	笑顔 [Cu]O[Cu]; [Cu+].[Cu+].[O-2];
プロパティ
化学式	銅2O
モル質量	143.09グラム/モル
外観	茶色がかった赤色の固体
密度	6.0g/ cm3
融点	1,232 °C (2,250 °F; 1,505 K)
沸点	1,800 °C (3,270 °F; 2,070 K)
水への溶解度	不溶性
酸への溶解性	可溶性
バンドギャップ	2.137eV
磁化率（χ）	−20 × 10 −6 cm 3 /モル
構造
結晶構造	キュービック
空間群	Pn 3 m、#224
格子定数	a = 4.2696
熱化学
標準モル; エントロピー ( S ⦵ 298 )	93 ジュールモル−1 K −1
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	−170 kJ·モル−1
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H302、H318、H332、H410
注意事項	P273、P305+P351+P338
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	2 0 1
	NIOSH（米国健康暴露限界）：
PEL (許可)	TWA 1 mg/m 3（銅として）
REL (推奨)	TWA 1 mg/m 3（銅として）
IDLH（差し迫った危険）	TWA 100 mg/m 3（銅として）
安全データシート（SDS）	SIRI.org
関連化合物
その他の陰イオン	硫化銅(I); 硫化銅(II); セレン化銅(I)
その他の陽イオン	銅(II)酸化物; 銀(I)酸化物; ニッケル(II)酸化物; 亜鉛酸化物
	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。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

酸化銅(I)または酸化第一銅は、化学式Cu _{2 Oの}無機化合物です。銅の主要な酸化物の1つで、もう1つは酸化銅(II)または酸化第二銅(CuO)です。この化合物は、粒子のサイズに応じて黄色または赤色に見えます。^{[2]酸化第一銅は}鉱物の赤銅鉱として見つかります。一部の防汚塗料の成分ですが、半導体としての特性を利用する用途など、他の用途もあります。

準備

銅(I)酸化物はいくつかの方法で生成されます。^[3]最も簡単な方法は、銅金属の酸化によって生成されます。

4 Cu + O ₂ → 2 Cu ₂ O

水や酸などの添加物は、速度だけでなく、銅(II)酸化物へのさらなる酸化にも影響します。銅(II)溶液を二酸化硫黄で還元することによっても商業的に生産されます。

あるいは、酢酸銅(II)をヒドラジンで還元して製造することもできる：^[4]

4 Cu(O ₂ CCH ₃ ) ₂ + N ₂ H ₄ + 2 H ₂ O→ 2 Cu ₂ O + 8 CH ₃ CO ₂ H + N ₂

塩化第一銅水溶液は塩基と反応して同じ物質を生成します。いずれの場合も、酸化第一銅の色は手順の詳細に非常に敏感です。Cu _{2 O は湿った空気中では}酸化銅(II)に分解します。

非錯体媒体中の銅のプールベ図（OH ⁻以外の陰イオンは考慮されない）。イオン濃度 0.001 mol/kg 水。温度 25 °C。

還元糖に対するフェーリング試験およびベネディクト試験は、酸化銅(I)の形成を基礎としています。これらの糖は銅(II)塩のアルカリ溶液を還元し、鮮やかな赤色のCu ₂ O 沈殿物を生成します。

これは銀メッキ銅部品が湿気にさらされると、銀層が多孔質であったり損傷していたりすると発生します。このタイプの腐食は赤斑として知られています。

プロパティ

すべての銅(I)化合物と同様に、酸化第一銅は反磁性であり、容易に水和して水酸化第一銅にはなりません。

酸化銅(I)は濃アンモニア溶液に溶解して無色の錯体[Cu(NH ₃ ) ₂ ] ^{+ を}形成し、これは空気中で容易に酸化されて青色の[Cu(NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺になります。

亜酸化銅は酸によって攻撃される。塩酸は塩化物錯体 CuClを与える。⁻
₂硫酸と硝酸はそれぞれ硫酸銅(II)と硝酸銅(II)を生成する。^[5]

構造

配位球面では、銅中心は2配位で、酸化物は四面体である。したがって、構造はSiO ₂の主な多形とある意味で似ているが、亜酸化銅の格子は相互浸透している。Cu ₂ Oは、格子定数a _{l = 4.2696 Åの}立方構造で結晶化する。銅原子はfcc副格子に、酸素原子はbcc副格子に配列する。1つの副格子は、体の対角線の4分の1だけシフトしている。空間群はPn 3 mで、完全な八面体対称性の点群を含む。

アプリケーション

亜酸化銅の主な用途は、防汚塗料の成分としてである。 ^[3]

亜酸化銅は顔料や殺菌剤としてもよく使用されます。

半導体および関連用途

この材料をベースにした整流ダイオードは、シリコンが標準になるずっと前の 1924 年にはすでに工業的に使用されていました。銅 (I) 酸化物は、ベネディクト試験陽性のピンク色の原因でもあります。半導体物理学の歴史において、Cu ₂ O は最も研究されている材料の 1 つです。多くの半導体アプリケーションは、この材料で最初に実証されています。

半導体ダイオード^[6]
フォノリトン（「励起子、光子、フォノンのコヒーレントな重ね合わせ」）^[7]^[8]

_{Cu 2} Oの最低励起子は極めて長寿命で、吸収線の形状はneV の線幅で実証されており、これはこれまで観測された中で最も狭いバルク励起子共鳴である。 ^[9] 関連する四重極ポラリトンは、音速に近い低い群速度を持つ。したがって、この媒体では光は音とほぼ同じ速度で移動し、その結果、ポラリトン密度が増加する。基底状態励起子のもう 1 つの珍しい特徴は、すべての主要な散乱メカニズムが定量的にわかっていることである。^[10] Cu _{2 O は、}温度による吸収線幅の広がりの完全にパラメータフリーなモデルを確立し、対応する吸収係数を推定できる最初の物質であった。Cu ₂ O を使用すると、クラマース-クローニッヒ関係がポラリトンには適用されないことが示される。 ^[11]

東芝は2021年12月に透明な亜酸化銅（Cu2O）薄膜太陽電池を発表した_。このセルは8.4％のエネルギー変換効率を達成し、2021年時点でこの種のセルとしては史上最高の効率となった。このセルは高高度プラットフォームステーションの用途や電気自動車に使用できる可能性がある。^[12]

類似化合物

天然の銅(I,II)酸化物の例としては、鉱物パラメラコナイト、Cu ₄ O ₃またはCu^私
₂銅^Ⅱ
₂O ₃ . ^[13]^[14]

参照

参考文献

^ abc NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0150」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。
^ NN Greenwood、A. Earnshaw、「元素の化学」、第2版、Butterworth-Heinemann、オックスフォード、英国、1997年。
^ ab Zhang, Jun; Richardson, H. Wayne (2016). 「銅化合物」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry . pp. 1–31. doi :10.1002/14356007.a07_567.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2。
^ O. Glemser; R. Sauer (1963)。「銅 (I) 酸化物」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第 2 版。第 2 巻、ページ数 = 1011。NY、NY: Academic Press。
^ D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements、Macmillan Press、ロンドン、1973年。
^ LO Grondahl、一方向電流搬送装置、特許、1927年
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^ L. Brillouin: Wave Propagation and Group Velocity、Academic Press、ニューヨーク市、1960年ISBN 9781483276014。
^ Brandt, Jan; Fröhlich, Dietmar; Sandfort, Christian; Bayer, Manfred; Stolz, Heinrich; Naka, Nobuko (2007-11-19). 「高磁場中のCu _{2 O パラ励起子の超狭帯域光吸収および 2 フォノン励起分光法」.}Physical Review Letters . 99 (21). American Physical Society (APS): 217403. Bibcode :2007PhRvL..99u7403B. doi :10.1103/physrevlett.99.217403. ISSN 0031-9007. PMID 18233254.
^ JP WolfeとA. Mysyrowicz:励起子物質、Scientific American 250 (1984)、第3号、98ページ。
^ Hopfield, JJ (1958). 「結晶の複素誘電率に対する励起子の寄与の理論」. Physical Review . 112 (5): 1555–1567. Bibcode :1958PhRv..112.1555H. doi :10.1103/PhysRev.112.1555. ISSN 0031-899X.
^ Bellini, Emiliano (2021-12-22). 「東芝、透明酸化銅太陽電池の効率8.4%を主張」pv magazine . 2021-12-22閲覧。
^ 「パラメラコナイト」.
^ 「鉱物リスト」 2011年3月21日。

外部リンク

国家汚染物質目録: 銅および化合物ファクトシート
ケミカルランド21製品情報ページ
キッチンで太陽電池を作ろう
フラットパネル太陽電池
銅酸化物プロジェクトページ 2011-07-25 にWayback Machineでアーカイブ

[PGCH-1] NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド。「#0150」。国立労働安全衛生研究所(NIOSH)。

[2] NN Greenwood、A. Earnshaw、「元素の化学」、第2版、Butterworth-Heinemann、オックスフォード、英国、1997年。

[Ullmann-3] Zhang, Jun; Richardson, H. Wayne (2016). 「銅化合物」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry . pp. 1–31. doi :10.1002/14356007.a07_567.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2。

[4] O. Glemser; R. Sauer (1963)。「銅 (I) 酸化物」。G. Brauer (編)。分取無機化学ハンドブック、第 2 版。第 2 巻、ページ数 = 1011。NY、NY: Academic Press。

[5] D. Nicholls, Complexes and First-Row Transition Elements、Macmillan Press、ロンドン、1973年。

[6] LO Grondahl、一方向電流搬送装置、特許、1927年

[7] ハンケ、L.;フレーリッヒ、D.アラバマ州イワノフ。リトルウッド、PB。シュトルツ、H. (1999-11-22)。「Cu ₂ O の LA フォノリトン」。物理的なレビューレター。83 (21): 4365–4368。ビブコード:1999PhRvL..83.4365H。土井：10.1103/PhysRevLett.83.4365。

[8] L. Brillouin: Wave Propagation and Group Velocity、Academic Press、ニューヨーク市、1960年ISBN 9781483276014。

[9] Brandt, Jan; Fröhlich, Dietmar; Sandfort, Christian; Bayer, Manfred; Stolz, Heinrich; Naka, Nobuko (2007-11-19). 「高磁場中のCu _{2 O パラ励起子の超狭帯域光吸収および 2 フォノン励起分光法」.}Physical Review Letters . 99 (21). American Physical Society (APS): 217403. Bibcode :2007PhRvL..99u7403B. doi :10.1103/physrevlett.99.217403. ISSN 0031-9007. PMID 18233254.

[10] JP WolfeとA. Mysyrowicz:励起子物質、Scientific American 250 (1984)、第3号、98ページ。

[Hopfield1958-11] Hopfield, JJ (1958). 「結晶の複素誘電率に対する励起子の寄与の理論」. Physical Review . 112 (5): 1555–1567. Bibcode :1958PhRv..112.1555H. doi :10.1103/PhysRev.112.1555. ISSN 0031-899X.

[12] Bellini, Emiliano (2021-12-22). 「東芝、透明酸化銅太陽電池の効率8.4%を主張」pv magazine . 2021-12-22閲覧。

[Mindat-13] 「パラメラコナイト」.

[IMA-14] 「鉱物リスト」 2011年3月21日。