أكسيد النحاس الأحادي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

أكسيد النحاس الأحادي ( Cu₂O) هو مركب غير عضوي صيغته الكيميائية Cu₂O . وهو أحد أكاسيد النحاس الرئيسية ، إلى جانب أكسيد النحاس الثنائي ( CuO). يظهر المركب باللون الأصفر أو الأحمر، تبعًا لحجم جزيئاته. [ 6 ] [ 7 ] يوجد أكسيد النحاس الأحادي في معدن الكوبريت . وهو أحد مكونات بعض الدهانات المضادة للترسبات ، وله استخدامات أخرى ، منها ما يستغل خصائصه كشبه موصل .

ملكيات

مثل جميع مركبات النحاس الأحادي، فإن أكسيد النحاسوز مادة مغناطيسية معاكسة . فهو لا يتحول بسهولة إلى هيدروكسيد النحاسوز عن طريق التميؤ .

يذوب أكسيد النحاس (I) في محلول الأمونيا المركز لتكوين المركب عديم اللون [ Cu(NH3 ) 2 ] + ، والذي يتأكسد بسهولة في الهواء إلى المركب الأزرق [ Cu( NH3 ) 4 ( H2O ) 2 ] 2+ .

يتفاعل أكسيد النحاس الأحادي مع الأحماض. يُعطي حمض الهيدروكلوريك مُركب كلوريد النحاس الثنائي CuCl₂ . بينما يُنتج حمض الكبريتيك وحمض النيتريك كبريتات النحاس الثنائي ونترات النحاس الثنائي ، على التوالي. [ 8 ]

بناء

بلورة كبيرة من الشكل المعدني لأكسيد النحاس (I) ( الكوبرايت ).

من حيث مجالات التناسق ، تكون مراكز النحاس ثنائية التناسق، بينما تكون الأكاسيد رباعية السطوح . يتبلور Cu₂O في بنية مكعبة بثابت شبكي a =4.27  أنغستروم . [ 9 ] تترتب ذرات النحاس في شبكة فرعية مكعبة مركزية الوجوه (fcc) من نوع برافي ، بينما تترتب ذرات الأكسجين في شبكة فرعية مكعبة مركزية الجسم (bcc). تنزاح إحدى الشبكات الفرعية بمقدار ربع قطر الجسم. الزمرة الفراغية هي Pn 3 m، والتي تشمل الزمرة النقطية ذات التناظر الثماني السطوح الكامل. [ 9 ]

تحضير

مخطط بوربيه للنحاس في الأوساط غير المعقدة (لا تُؤخذ الأنيونات الأخرى غير OH− في الاعتبار). تركيز الأيونات0.001  مول/كجم ماء. درجة الحرارة 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) .  

يمكن إنتاج أكسيد النحاس الأحادي بعدة طرق. [ 10 ] وأبسطها، أنه ينتج عن طريق أكسدة فلز النحاس:

4 Cu + O 2 → 2 Cu 2 O

تؤثر الإضافات مثل الماء والأحماض على معدل التفاعل وعلى الأكسدة اللاحقة إلى أكاسيد النحاس الثنائي. كما يُنتج تجارياً عن طريق اختزال محاليل النحاس الثنائي بثاني أكسيد الكبريت .

بدلاً من ذلك، يمكن تحضيره عن طريق اختزال أسيتات النحاس (II) بالهيدرازين : [ 7 ]

4 Cu(O2 CCH 3 ) 2 + N 2 H 4 + 2 H 2 O → 2 Cu 2 O + 8 CH 3 CO 2 H + N 2

تتفاعل محاليل كلوريد النحاس الأحادي مع القواعد لإنتاج نفس المادة. في جميع الحالات، يتأثر لون أكسيد النحاس الأحادي بشدة بتفاصيل الإجراء. يتحلل أكسيد النحاس الأحادي (Cu₂O ) إلى أكسيد النحاس الثنائي (Cu₂O) في الهواء الرطب.

يُعدّ تكوين أكسيد النحاس الأحادي أساس اختبار فهلنج واختبار بنديكت للسكريات المختزلة . إذ تختزل هذه السكريات محلولًا قلويًا لملح النحاس الثنائي، مُنتجةً راسبًا أحمر زاهيًا من أكسيد النحاس الأحادي ( Cu₂O ) .

يتشكل هذا النوع من التآكل على الأجزاء النحاسية المطلية بالفضة والمعرضة للرطوبة عندما تكون طبقة الفضة مسامية أو متضررة. ويُعرف هذا النوع من التآكل باسم "الطاعون الأحمر" .

التطبيقات

يُستخدم أكسيد النحاس الأحادي بشكل أساسي كمكون في الدهانات المضادة للترسبات . [ 10 ]

يُستخدم أكسيد النحاس الأحادي بشكل شائع كصبغة ومبيد للفطريات . [ 11 ]

استُخدمت ثنائيات التقويم المصنوعة من هذه المادة صناعيًا منذ عام 1924، أي قبل وقت طويل من اعتماد السيليكون كمعيار. كما أن أكسيد النحاس الأحادي (Cu₂O) مسؤول عن اللون الوردي في اختبار بنديكت الإيجابي . يُعدّ Cu₂O من أكثر المواد دراسةً في تاريخ فيزياء أشباه الموصلات ، وقد طُوّرت العديد من تطبيقاته لأول مرة باستخدام هذه المادة.

تتميز الإكسيتونات الأدنى في أكسيد النحاس الأحادي ( Cu₂O ) بعمر طويل للغاية؛ فقد تم رصد أشكال خطوط امتصاص بعرض خطوط يبلغ نانو إلكترون فولت ، وهو أضيق رنين إكسيتوني تم رصده على الإطلاق. [ 15 ] تتميز البولاريتونات الرباعية القطبية المرتبطة بها بسرعة جماعية منخفضة تقترب من سرعة الصوت. وبالتالي، يتحرك الضوء ببطء يكاد يوازي سرعة الصوت في هذا الوسط، مما ينتج عنه كثافة عالية من البولاريتونات. ومن السمات غير المألوفة الأخرى للإكسيتونات في الحالة الأرضية أن جميع آليات التشتت الأولية معروفة كميًا. [ 16 ]

كان أكسيد النحاس الأحادي (Cu₂O ) أول مادة أمكن فيها وضع نموذج خالٍ تمامًا من المعاملات لتوسيع خط الامتصاص بفعل درجة الحرارة ، مما سمح باستنتاج معامل الامتصاص المقابل. ويمكن إثبات، باستخدام أكسيد النحاس الأحادي ، أن علاقات كرامرز-كرونيغ لا تنطبق على البولاريتونات. [ 17 ]

في ديسمبر 2021، كشفت شركة توشيبا عن خلية شمسية شفافة رقيقة من أكسيد النحاس الثنائي ( Cu₂O ) . حققت هذه الخلية كفاءة تحويل طاقة بلغت 8.4% ، وهي أعلى كفاءة تم تسجيلها على الإطلاق لأي خلية من هذا النوع حتى عام 2021. ويمكن استخدام هذه الخلايا في تطبيقات محطات المنصات عالية الارتفاع والمركبات الكهربائية . [ 18 ]

مركبات مماثلة

ومن الأمثلة على أكسيد النحاس (I،II) الطبيعي معدن الباراميلاكونيت ، Cu 4 O 3 أو Cu 2 I Cu 2 II O 3 . [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 هاينز، ويليام م.، محرر. (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 97  ). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . الصفحات 4-60 ، 4-127 ، 5-11 ، 6-156 ، 12-222 . ISBN  9781498754293.
  2. 1 2 شركة سيجما-ألدريتش ، رقم المنتج  208825 .
  3. ١ ٢ "بيانات المواد الخاصة بـ Cu₂O من مشروع المواد" . next-gen.materialsproject.org . بيركلي، كاليفورنيا: مشروع المواد التابع لمختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL). ٢٠٢٠. doi : 10.17188/1207131 . OSTI 1207131. عقد وزارة الطاقة الأمريكية AC02-05CH11231، mp-361 . تم الاطلاع عليه في ٣ يوليو ٢٠٢٦ . 
  4. 1 2 "SDS - أكسيد النحاس (I)" (ملف PDF) . www.fishersci.com . شركة ThermoFisher Scientific. صفحة 3. تاريخ الاطلاع: 3 يوليو 2026 . 
  5. ↑ "دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية بشأن المخاطر الكيميائية" .
  6. ↑ غرينوود، ن.ن.؛ إيرنشو، أ. (1997). "مركبات النحاس والفضة والذهب". كيمياء العناصر (ملف PDF) ( الطبعة الثانية). أكسفورد؛ بوسطن: باتروورث-هاينمان. ص 1181. ISBN   0-7506-3365-4.
  7. 1 2 أ. غليمسر؛ ر. ساور. "أكسيد النحاس (I)". في ج. براور (محرر). دليل الكيمياء اللاعضوية التحضيرية، الطبعة الثانية . المجلد 2. نيويورك، نيويورك: أكاديميك برس. ص 1011. ISBN   978-0-12-126601-1.
  8. ↑ نيكولز، ديفيد (1973). المركبات وعناصر الانتقال في الصف الأول (طبعة مُعاد طباعتها ). هاوندسميلز، باسينجستوك، هامبشاير، ولندن: ماكميلان للتعليم المحدودة. الصفحات 201-206 . ISBN   0-333-17088-1.
  9. 1 2 "Cuprite" . mindat.org .
  10. 1 2 تشانغ، جون؛ ريتشاردسون، إتش. واين (2016). "مركبات النحاس". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. ص 1-31 . doi : 10.1002/14356007.a07_567.pub2 . ISBN  978-3-527-30673-2.
  11. ↑ "أكسيد النحاسوز | فهرس ميرك على الإنترنت" . merckindex.rsc.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-08-2025 .
  12. ↑ براءة اختراع أمريكية منتهية الصلاحية - مدى الحياة US1640335A ، لارس أو غروندال، "جهاز أحادي الاتجاه لنقل التيار"، نُشرت في 23 أغسطس 1927، وصدرت في 23 أغسطس 1927، ومُخصصة لشركة هيتاشي ريل إس تي إس يو إس إيه. 
  13. ^ هانكي، ل. فروهليتش، د.؛ إيفانوف، آل. ليتلوود، بي بي؛ ستولز، هـ. (1999/11/22). "LA Phonoritons in Cu 2 O". رسائل المراجعة البدنية . 83 (21): 4365– 4368. بيب كود : 1999PhRvL..83.4365H . دوى : 10.1103/PhysRevLett.83.4365 .
  14. ↑ بريلوين، ليون. ماسي، إتش إس دبليو (محرران). انتشار الموجات وسرعة المجموعة . بيرلينجتون: إلسيفير ساينس. ISBN 978-1-4832-3068-9.
  15. ↑ براندت، يان؛ فروليش، ديتمار؛ ساندفورت، كريستيان؛ باير، مانفريد؛ ستولز، هاينريش؛ ناكا، نوبوكو (19 نوفمبر 2007). "امتصاص ضوئي فائق الدقة وطيف إثارة ثنائي الفونون لباراإكسيتونات Cu₂O في مجال مغناطيسي عالٍ". رسائل المراجعة الفيزيائية . 99 (21) 217403. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). رمز Bibcode : 2007PhRvL..99u7403B . doi : 10.1103/physrevlett.99.217403 . ISSN 0031-9007 . PMID 18233254 .  
  16. ↑ وولف، جيه بي؛ مايسيروفيتش، أ. (1984). "المادة الإكسيتونية" (ملف PDF) . مجلة ساينتفك أمريكان . 250. العدد 3. ص 98. رمز Bibcode : 1984SciAm.250c..98W . doi : 10.1038/scientificamerican0384-98 . ISSN 0036-8733 .   
  17. ↑ هوبفيلد، ج. ج. (1958). "نظرية مساهمة الإكسيتونات في ثابت العزل الكهربائي المركب للبلورات". مجلة Physical Review . 112 (5): 1555-1567 . Bibcode : 1958PhRv..112.1555H . doi : 10.1103/PhysRev.112.1555 . ISSN 0031-899X . 
  18. ↑ بيليني، إميليانو (22 ديسمبر 2021). "توشيبا تدّعي كفاءة 8.4% للخلايا الشمسية الشفافة المصنوعة من أكسيد النحاس الأحادي" . مجلة الطاقة الشمسية الكهروضوئية . تاريخ الاسترجاع: 22 ديسمبر 2021 .
  19. ↑ "باراميلكونيت" . mindat.org .
  • قائمة الملوثات الوطنية: صحيفة حقائق عن النحاس ومركباته