Alkalimetallcuprate(III)

In der anorganischen Chemie bezeichnet man als Alkalimetallcuprate(III) eine Familie von Kupfersalzen der Form MCuO₂ , wobei M ein Alkalimetall ist . Es handelt sich um Cupratsalze und Koordinationspolymere . Ihr Hauptinteresse liegt in _ihrer Eignung als einfache Modelle des polymeren Cuprat(III)-Schichtanions, imaginär CuO₂.−2, das auch in Kuprat-Supraleitern vorkommt .

Cuprate(III) sind sehr starke Oxidationsmittel . Sie sind in Wasser instabil und oxidieren typischerweise das Medium. ^{[ 1 ]}

Eines der einfachsten oxidbasierten Cuprate ist Kaliumcuprat(III) KCuO₂ . Diese Verbindung kann als K⁺ ^- Salz des Polyanions [CuO]⁺ betrachtet werden _.−2] _n . Daher wird das Material als Oxidcuprat klassifiziert. Dieser dunkelblaue diamagnetische Feststoff wird durch Erhitzen von Kaliumperoxid und Kupfer(II)-oxid in einer Sauerstoffatmosphäre hergestellt : ^{[ 2 ]}

K ₂ O ₂ + 2 CuO → 2 KCuO ₂

KCuO₂ wurde erstmals 1952 von V. K. Wahl und W. Klemm entdeckt. Sie synthetisierten diese Verbindung durch Erhitzen von Kupfer(II)-oxid und _{Kaliumsuperoxid} in einer Sauerstoffatmosphäre. ^{[ 3 ]}

2 KO ₂ + 2 CuO → 2 KCuO ₂ + O ₂

Es kann auch durch Erhitzen von Kaliumsuperoxid und Kupferpulver synthetisiert werden: ^{[ 4 ]}

KO₂ + Cu _{→ KCuO₂}

KCuO₂ reagiert relativ langsam mit der Luft. Es beginnt sich bei 760 K (487 °C; 908 °F) zu zersetzen und seine Farbe ändert sich bei 975 K (702 °C; 1295 °F) von blau nach hellgrün. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1025 K (752 °C; 1385 °F) _. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Tatsächlich handelt es sich _bei KCuO₂ um eine nicht-stöchiometrische Verbindung, daher lautet die genauere Formel KCuOₓ _, wobei x sehr nahe bei 2 liegt. Dies führt zur Bildung von Defekten in der Kristallstruktur und bedingt die Tendenz dieser Verbindung zur Reduktion . ^{[ 4 ]}

Natriumcuprat (III) NaCuO ₂ kann durch Oxidation von Kupferhydroxid mit Hypochloriten oder Hypobromiten unter alkalischen Bedingungen und niedriger Temperatur hergestellt werden. ^{[ 1 ]}

2 NaOH + CuSO ₄ → Cu(OH) ₂ ↓

2 Cu(OH) ₂ + 2 NaOH + NaClO → 2 NaCuO ₂ + NaCl + 3 H ₂ O

Natriumcuprat(III) ist rotbraun, verfärbt sich aber allmählich schwarz, da es sich zu Kupfer(II)-oxid zersetzt . ^{[ 1 ]} Um die Zersetzung zu verhindern, muss es bei niedriger Temperatur und unter Lichtausschluss hergestellt werden.

Andere Cuprate(III) von Alkalimetallen sind bekannt; Die Strukturen von KCuO ₂ (Kaliumcuprat(III)), RbCuO ₂ (Rubidiumcuprat(III)) und CsCuO ₂ (Cäsiumcuprat(III)) wurden ebenfalls bestimmt. ^{[ 5 ]}

RbCuO₂ ₍ blau-schwarz) und CsCuO₂ ( _schwarz ) lassen sich durch Reaktion von Rubidiumoxid bzw. Cäsiumoxid mit Kupfer(II)-oxid-Pulvern bei 675 K (402 °C; 755 °F) bzw. 655 K (382 °C; 719 °F) in Sauerstoffatmosphäre herstellen. Im Gegensatz zu KCuO₂ reagieren beide schnell ^mit Luft . ^[ ₄ ^]

4 CuO−2+ 2 H ₂ O → 4 CuO + O ₂ + 4 OH ⁻