乙酸铜：修订间差异

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2009年5月8日 (五) 09:44的版本

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乙酸铜（乙酸铜(II)），是化学式为Cu₂(CH₃COO)₄的化合物，其中CH₃COO⁻指乙酸根CH₃COO⁻。Cu₂(CH₃COO)₄是深绿色晶体，一水合物Cu₂(CH₃COO)₄(H₂O)₂略带蓝绿色。

乙酸铜在古代被用作杀菌剂和绿色颜料，目前多用作无机合成中铜(II)的来源，也可在有机合成中作为催化剂或氧化剂。和所有铜化合物一样，乙酸铜的焰色反应为蓝绿色。

历史

乙酸是食物发酵的副产物，而乙酸铜最早也是在葡萄园中获得的。当时铜片夹在生产葡萄酒剩余的葡萄皮和残渣中，人们发现不久后就有蓝色物质在铜片表面生成。刮下少许后发现它可溶于水。该固体被用作颜料。它与三氧化二砷混合后生成醋酸亚砷酸铜，作为杀虫剂和杀菌剂使用，称作巴黎绿。

化学合成中的应用

乙酸铜的主要用途是在有机合成中作为催化剂或氧化剂使用。例如，Cu₂(CH₃COO)₄可以催化两个末端炔烃的偶联，生成1,3-二炔：^[1]

{\rm {Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}+2CH_{3}-C\!\equiv \!CH\rightarrow 2CuCH_{3}COO+\,}}

{\rm {CH_{3}C\!\equiv \!C\!-\!C\!\equiv \!CH_{3}}}

{\rm {\ +2CH_{3}COOH}}

反应的中间体包括乙炔亚铜等，再经乙酸铜氧化，得到炔基自由基。此外，用乙酸铜来合成炔胺（含有氨基的末端炔烃）也涉及乙炔亚铜中间产物。

将无水Cu₂(CH₃COO)₄和金属铜一起加热会得到无色易挥发的乙酸亚铜：^[2]

{\rm {2Cu+Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}\rightarrow 4CuCH_{3}COO}}

合成

乙酸铜在发现后的几个世纪内都是通过以上方法制取的。但这种方法制得的乙酸铜杂质较多。现在实验室中的制备方法分为三步，总反应为：

{\rm {2CuSO_{4}\cdot 5H_{2}O+4NH_{3}+4CH_{3}COOH\rightarrow Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}(H_{2}O)_{2}}}

{\rm {\ +2(NH_{4})_{2}SO_{4}+8H_{2}O}}

二水合物会在100°C真空失水：^[3]

{\rm {Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}(H_{2}O)_{2}\rightarrow Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}+2H_{2}O}}

也可以用碳酸铜和乙酸反应制备乙酸铜：

{\rm {2CuCO_{3}+4CH_{3}COOH\rightarrow Cu_{2}(CH_{3}COO)_{4}(H_{2}O)_{2}+2CO_{2}}}

结构

Cu₂(CH₃COO)₄(H₂O)₂，以及类似的Rh(II)、Cr(II)乙酸盐二聚体都采取“中国灯笼”式的结构。^[4]^[5]每个铜原子都为四个氧原子所围绕，乙酸根的每一个氧原子都与一个铜原子键连，键长1.97Å（197pm）。两个水分子配体占上下，Cu-O键长为2.20Å（220pm）。两个五配位的铜原子之间的距离为2.65Å（265pm），与金属铜中Cu--Cu距离（255pm）相近。

两个铜原子存在很弱的共价作用，导致乙酸铜的磁矩随着温度降低而减小，比如一水合乙酸铜室温下的磁矩为1.40 B.M.，而在90K时仅为0.36 B.M.。由于自旋方向相反抵消，Cu₂(CH₃COO)₄(H₂O)₂实质上是反磁性的。它对推动现代反铁磁体耦合理论发展有很重要的贡献。^[6]

参考资料

^ P. Vogel, J. Srogl "Copper(II) Acetate" in "EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis" Copper(II) Acetate, 2005 John Wiley & Sons.
^ Parish, E. J.; Kizito, S. A. "Copper(I) Acetate" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2001 John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/047084289X.rc193.
^ S. J. Kirchner, Q. Fernando "Copper(I) Acetate" Inorganic Syntheses, 1980, volume XX, pages 53-55.
^ van Niekerk, J. N.; Schoening, F. R. L. “X-Ray Evidence for Metal-to-Metal Bonds in Cupric and Chromous Acetate” Nature 1953, volume 171, pages 36-37. doi:10.1038/171036a0.
^ Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press.
^ R. L. Carlin "Magnetochemistry" Springer: Berlin, 1986

外部链接

铜绿的历史和合成

[1] P. Vogel, J. Srogl "Copper(II) Acetate" in "EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis" Copper(II) Acetate, 2005 John Wiley & Sons.

[2] Parish, E. J.; Kizito, S. A. "Copper(I) Acetate" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2001 John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/047084289X.rc193.

[3] S. J. Kirchner, Q. Fernando "Copper(I) Acetate" Inorganic Syntheses, 1980, volume XX, pages 53-55.

[4] van Niekerk, J. N.; Schoening, F. R. L. “X-Ray Evidence for Metal-to-Metal Bonds in Cupric and Chromous Acetate” Nature 1953, volume 171, pages 36-37. doi:10.1038/171036a0.

[5] Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press.

[6] R. L. Carlin "Magnetochemistry" Springer: Berlin, 1986

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 ==结构==
-Cu<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>4</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>2</sub>，以及类似的Rh(II)、Cr(II)乙酸盐二聚体都采取“中国灯笼”式的结构。<ref>van Niekerk, J. N.; Schoening, F. R. L. “X-Ray Evidence for Metal-to-Metal Bonds in Cupric and Chromous Acetate” Nature 1953, volume 171, pages 36-37. {{doi|10.1038/171036a0}}.</ref><ref>Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press.</ref>每个铜原子都为四个氧原子所围绕，乙酸根的每一个氧原子都与一个铜原子键连，键长1.97[[Å]]（197[[皮米|pm]]）。两个水分子[[配体 (化学)|配体]]占上下，Cu-O键长为2.20Å（220pm）。两个五配位的铜原子之间的距离为2.65Å（265pm），与金属铜中Cu--Cu距离（255pm）相近。
+Cu<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>4</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>2</sub>，以及类似的Rh(II)、Cr(II)乙酸盐二聚体都采取“中国灯笼”式的结构。<ref>van Niekerk, J. N.; Schoening, F. R. L. “X-Ray Evidence for Metal-to-Metal Bonds in Cupric and Chromous Acetate” Nature 1953, volume 171, pages 36-37. {{doi|10.1038/171036a0}}.</ref><ref>Wells, A.F. (1984). Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press.</ref>每个铜原子都为四个氧原子所围绕，乙酸根的每一个氧原子都与一个铜原子键连，键长1.97[[埃格斯特朗 (单位)|Å]]（197[[皮米|pm]]）。两个水分子[[配体 (化学)|配体]]占上下，Cu-O键长为2.20Å（220pm）。两个五配位的铜原子之间的距离为2.65Å（265pm），与金属铜中Cu--Cu距离（255pm）相近。
 两个铜原子存在很弱的共价作用，导致乙酸铜的[[磁矩]]随着温度降低而减小，比如一水合乙酸铜室温下的磁矩为1.40 B.M.，而在90[[开尔文|K]]时仅为0.36 B.M.。由于自旋方向相反抵消，Cu<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>4</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>2</sub>实质上是[[反磁性]]的。它对推动现代[[反铁磁性|反铁磁体]]耦合理论发展有很重要的贡献。<ref>R. L. Carlin "Magnetochemistry" Springer: Berlin, 1986</ref>