اکسید مس (I)

اکسید مس (I) 

1-مقدمه

اکسید مس (I)  ترکیب معدنی با فرمول شیمایی Cu2O می باشد. این ترکیب یکی از اکسید های اصلی مس است و دیگری اکسید مس II)   CuO) می باشد. این محصول یک جامد قرمز رنگ و جزء برخی از رنگ های ضد رسوب است. این ماده شیمایی می تواند با توجه به اندازه ذرات سازنده اش به رنگ های زرد یا قرمز و یا نارنجی ظاهر شود. اکسید مس (I)  به عنوان کانی قرمز و یا مایل به قرمز در طبیعت یافت می شود. Cu2O در هوای مرطوب به اکسید مس  (II) تجزیه می شود.

این محصول جامد دیامغناطیس است. از نظر کره های کوئوردیناسیونی، مراکز مس 2 –کوئوردیناسیونی و اکسیدها چهار وجهی یا تتراهدرال هستند. بنابراین ساختار به نوعی شبیه چند شکلی(پلی مورف)  های اصلی SiO2 است و هر دو ساختار دارای شبکه های متقابل هستند.

این نمک یونی در یک ساختار مکعبی با ثابت شبکه a = 4.2696 Å متبلور می شود. اتم های مس در یک زیرشبکه fcc و اتم های اکسیژن در یک زیرشبکه bcc قرار می گیرند. یک زیرشبکه به اندازه یک چهارم قطر بدنه جابجا می شود. گروه فضایی Pn3m است که شامل گروه نقطه ای با تقارن کامل هشت وجهی یا اکتاهدرال است.

1-1-نیمه هادی (دیودهای نیمه هادی) فونوریتون ها ("برهم نهی منسجم اکسایتون، فوتون و فونون")

پایین ترین اکسایتون در Cu2O بسیار طولانی است. خطوط جذبی با پهنای خط neV نشان داده شده است که باریک ترین تشدید اکسایتون توده ای است که تاکنون مشاهده شده است. پلاریتون های چهارقطبی مرتبط دارای سرعت گروهی پایینی هستند که به سرعت صوت نزدیک می شوند. بنابراین، نور تقریباً به آهستگی سرعت صوت در این محیط حرکت می کند که منجر به چگالی قطبی بالا می شود. یکی دیگر از ویژگی‌ های غیرعادی اکسیتون ‌های حالت پایه این است که همه مکانیسم ‌های پراکندگی اولیه از نظر کمی شناخته شده‌اند. می توان با استفاده از Cu2O نشان داد که روابط Kramers-Kronig برای پلاریتون ها اعمال نمی شود

2-تاریخچه

در تاریخ فیزیک نیمه هادی ها، Cu2O یکی از موادی است که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است و بسیاری از کاربردهای آزمایشی نیمه هادی ابتدا در این ماده نشان داده شده است.
Cu2O اولین ماده ای بود که در آن یک مدل کاملاً بدون پارامتر از پهنای خط جذب بر اساس دما ایجاد شد و اجازه می داد ضریب جذب مربوطه را از آن استنتاج کرد. 

3-کاربرد ها

اکسید مس معمولاً به عنوان رنگدانه، قارچ کش و عامل ضد رسوب برای رنگ های دریایی (برای مثال کشتی ها و قایق ها) استفاده می شود. دیود های یکسو کننده مبتنی بر این ماده در اوایل سال 1924، مدت ها قبل از تبدیل شدن سیلیکون به استاندارد در این عرصه، به صورت صنعتی مورد استفاده قرار می گرفتند. اکسید مس (I)  مسئول رنگ صورتی در تست بندیکت مثبت است.

4-واکنش ها

1-4- واکنش فلینگ-بندیکت

تشکیل اکسید مس (I)  اساس آزمایش فلینگ و بندیکت برای کاهش قند ها است(فرایند اکسایش-کاهش). این قند ها محلول قلیایی نمک مس (II)  را کاهش می دهند و رسوب قرمز روشن Cu2O را ایجاد می کنند.

2-4-نقره

هنگامی که یک لایه نقره متخلخل یا آسیب دیده است، روی قطعات نقره، روکش مسی در معرض رطوبت تشکیل می شود. این فرایند نوعی خوردگی به حساب می آید (معروف به خوردگی طاعون قرمز)

3-4-واکنش با آمونیاک

اکسید مس (I) در محلول غلیظ آمونیاک حل می شود و کمپلکس بی رنگ [Cu(NH3)2]+  را تشکیل می دهد که به راحتی در هوا اکسید می شود و به رنگ آبی [Cu(NH3)4(H2O)2]2+  تبدیل می شود. 

4-4-اسید

این ماده در اسید کلریدریک حل می شود و محلول های کلرید مس مانند CuCl-  را می دهد. همچنین واکنش این ماده با اسید سولفوریک رقیق و اسید نیتریک به ترتیب سولفات مس (II)  و نیترات مس (II) تولید می کنند.

5-روش تولید

اکسید مس (I)  می تواند با روش های متنوعی تولید شود. به طور رایج، از طریق اکسیداسیون فلز مس ایجاد می شود:
 
اضافه کردن ترکیباتی مانند آب و انواع اسید به این واکنش بر میزان سرعت آن و همچنین اکسیداسیون بیشتر به اکسیدهای مس(II)  تأثیرگذار است. 
همچنین این ترکیب به صورت تجاری، با احیای محلول های مس (II)  با دی اکسید گوگرد تولید می شود. محلول های آبی کلرید مس با بازها واکنش داده و همان ماده را به دست می آورند. در همه موارد، رنگ به جزئیات فرایند بسیار حساس است.

شواهد کمی برای تشکیل مس اکسید از هیدروکسید مس (I) CuOH وجود دارد که انتظار می رود به سرعت دچار کم آبی شود. 

6-تحقیقات جدید

امروزه مسائل مربوط به سلامتی بسیار حائز اهمیت شده است و پژوهشگران به دنبال آن هستند تا تاثیر اکثر مواد شیمیایی بر بدن موجودات زنده را مورد بررسی قرار دهند. در همین زمینه پژوهشی با عنوان "اثرات هیستوپاتولوژی و بیوشیمیایی تیامین بر کبد موش های مواجه شده با اکسید مس و نانوذره ی اکسید مس" در نشریه پژوهش های جانوری (زیست شناسی ایران) به چاپ رسیده است.

7-شرایط نگهداری

در ابتدا بایستی این ماده در مکانی کاملا خشک و بدون رطوبت نگهداری شود تا به مس (II) تبدیل نشود. (و در دمای متعادل اتاق) و همچنین آب و رطوبت به خود جذب نکند. در وهله بعدی بایستی نحوه نگهداری آن را طوری تعیین نمود که به محیط زیست و آب های زیر زمینی و فاضلاب راهی نداشته باشد.
این ماده تا حدی می تواند خورندگی داشته باشد, لذا نگهداری آن در ظروف فلزی توضیه نمی شود.

8-ایمنی

شاید در نگاه اول مس و ترکیبات آن چندان مضر به نظر نرسند ( که نگاه نسبتا درستی است) اما این ترکیب حاوی مس (I) است و با مواد دیگر که حاوی مس صفر و یا مس (II) هستند کاملا متفاوت است. با توجه به آن که در آزمایشگاه با نمونه کاملا پودری این ماده کار می شود و یا در صنعت با مقدار زیادی از آن سر و کار است, لذا مواجهه طولانی مدت با این ترکیب برای پوست، چشم ها و سیستم تنفسی می تواند تحریک کننده باشد. 
اگر این محصول تا دما های بسیار بالا حرارت داده شود، بخار مس تولید می کند که می تواند سبب سرفه, گرفتگی بینی و گلو و قرار گرفتن زیاد در برابر آن سبب تغییر رنگ پوست و مو شود.
در صورت بلع این ترکیب ممکن است علائمی نظیر استفراغ، تهوع و درد معده ایجاد شود. اگر مواجهه بسیار باشد و عوارض شدید رخ دهد ممکن است باعث ایجاد استفراغ خونی و آسیب به کبد نیز بشود.  ورود این ماده به محیط زیست در دوزهای بسیار بالا می تواند برای ماهی ها و سخت پوستان بسیار سمی باشد.