Меден(i) ацетиленид: получаване и свойства

Медният ацетиленид е органометално двукомпонентно съединение. Тази формула е известна на науката поне от 1856 г. Образува кристали монохидрат с формула Cu₂C₂×H₂O. Термично нестабилен, експлодира при нагряване.

Структура

Медният ацетиленид е двукомпонентно съединение. Условно той може да се раздели на отрицателно заредена част, C^2-₂, и положително заредени медни катиони Cu⁺. Всъщност това деление е условно: съединението има само част от йонната връзка, въпреки че тя е по-голяма в сравнение с връзката H-C≡. Но тази връзка има много силна полярност (както при ковалентната) поради факта, че въглеродният атом с тройна връзка е в sp-хибридизация - относителната му електроотрицателност е по-голяма, отколкото в sp-хибридизацията³ (единична връзка) или sp² (двойна връзка). Това позволява на въглерода в ацетилена сравнително лесно да отдели от себе си водороден атом и да го замени с метален атом, т.е. да прояви свойства, характерни за киселините.

Подготовка

Най-разпространеният начин за получаване на меден ацетиленид в лабораторията е чрез преминаване на ацетиленов газ през амонячен разтвор на меден(I) хлорид. Резултатът е неразтворима червеникава ацетиленова утайка.

Вместо меден(I) хлорид се използва меден(I) хидроксид Cu₂O. И в двата случая е важно реакцията действително да се осъществява с амонячен комплекс на медта.

Физични свойства

Чистият меден ацетиленид е тъмночервено-кафяв кристал. Всъщност това е монохидрат - в тази утайка на всяка молекула ацетиленид се пада по една молекула вода (записана под формата на Cu₂C₂×H₂O). Сухият меден ацетиленид е взривоопасен: може да се взриви при нагряване (той е по-малко термично стабилен от сребърния ацетиленид), както и при механично въздействие, например при удар.

В тази връзка има предположение, че медните тръби в химическото производство са много опасни, тъй като при продължителна употреба в тях се образува ацетиленид, който след това може да доведе до силна експлозия. Това важи особено за нефтохимическата промишленост, където медта, но също и нейните ацетилениди, се използват като катализатори, което увеличава риска от.

Химични свойства

Вече споменахме, че въглеродът с тройна връзка в ацетилена е много по-електроотрицателен, отколкото например въглеродът с двойна връзка (както е в етилена) или с единична връзка (в етана). Способността на ацетилена да реагира с някои метали, като отделя водороден йон и го заменя с метален йон (например реакцията на образуване на натриев ацетилен при реакция на ацетилен с натриев метал) потвърждава това. Наричаме тази способност на ацетилена едно от киселинните свойства според теорията на Бранстед-Лоури: според нея киселинността на веществото се определят от неговата способността на протона да се отделя от себе си. Киселинността на ацетилена (също и на медния ацетиленид) може да се разглежда във връзка с амоняка и водата: при взаимодействието на металния амид с ацетилена се получават ацетиленид и амоняк. Това означава, че ацетиленът отделя един протон, което го характеризира като повече по-силна киселина от амоняка. В случай на вода медният ацетилен се разлага, като образува ацетилен - той поема протон от водата, като се оказва по-слаба киселина от водата. По този начин в редицата на относителната киселинност (Бранстед-Лоури) ацетиленът е слаба киселина, намираща се някъде между водата и амоняка.

Ацетиленидът на медта(I) е нестабилен: той се разлага във вода (както вече знаем) и в киселинни разтвори с отделяне на ацетиленов газ и червено-кафява утайка - меден(I) оксид, или бяла утайка от меден(I) хлорид в случай на разреждане с разтвор на солна киселина.

За да се избегне експлозия, разлагането на ацетилена се извършва чрез леко нагряване във влажно състояние в присъствието на силна минерална киселина, например разредена азотна киселина.

Използвайте

Реакцията на образуване на меден(I) ацетилен може да бъде качествена за откриване на терминални (тройно завършващи) алкини. Индикатор е утаяването на неразтворима червеникавокафява утайка от ацетиленид.

Меден(I) ацетиленид не се използва в масовото производство, например в нефтохимията, тъй като е силно експлозивен и нестабилен във вода. Въпреки това има няколко специфични реакции, свързани с него в така наречения фин синтез.

Медният(I) ацетиленид може да се използва и като нуклеофилен реагент в органичния синтез. По-специално, той играе важна роля при синтеза на полийони - съединения с няколко редуващи се тройни и единични връзки. Медни(I) ацетилениди се окисляват в алкохолен разтвор с кислород на въздуха, като кондензират и образуват диени. Това е реакцията на Глейзър и Елингтън, която е открита през 1870 г. и по-късно е развита. Тук медта(I) играе ролята на катализатор като себе си не се консумира в процеса.

По-късно кислородът е заменен с калиев хексацианоферат(III) като окислител.

Елингтън е усъвършенствал метод за получаване на полиин. Вместо първоначално въведените в разтвор алкини и медни(I) соли, например хлорид, той предлага да се вземе меден(II) ацетат, който да окисли алкина в среда на друг органичен разтворител - пиридин - при 60-70 °С.

Тази модификация позволи получаването на много по-големи и по-стабилни молекули - макроцикли - от диини.