用绿色化学方法制备CuI的探究.doc

用绿色化学方法制备CuI的探究摘要：CuI是化学中十分常见的一种物质，它的用途十分的广泛。CuI可用作有机合成催化剂、树脂改性剂、人工降雨剂，以及加碘盐中的碘来源。碘化亚铜可以催化溴代芳烃、溴代杂环化合物和乙烯基溴转化为相应碘化物的反应。碘化亚铜可以催化一系列卤代烃参与的偶联反应，例如Heck反应、Suzuki反应及Ullmann反应等。碘化亚铜是我们接触比较早的一种化学物质，对于它的一般合成方法相信大家都有了解。但是一般的方法价值不高、原子利用率低而且可能有一定的污染。在本文中将会从绿色化学的角度对各种合成碘化亚铜的方法进行比较和评价，并找出较为合理而不会产生污染的制备碘化亚铜的方法。关键词：碘化亚铜，绿色化学，制备。1、 关于绿色化学的定义 “绿色化学”最早是由美国化学会（ACS）提出，目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。按照美国绿色化学杂志的定义，绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术。它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质。 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。绿色化学提倡是“原子经济”的原则，一个理想的合成路线是要尽可能使原料中的每一个原子都进入到产品中去而不产生任何废弃物。通俗来说就是利用化学反应，减少污染并且实现反应物原子的百分百利用。2、 常用的碘化亚铜制备方法及其弊端碘化亚铜的合成方法很多，如：利用可溶铜盐与碘化物反应；铜与碘直接共热；将铜溶解在热浓氢碘酸中；用氢碘酸处理氰化亚铜；将铜与碘仿共热反应；将碘化钾和硫代硫酸钠的混合溶液加到硫酸铜溶液中去等等虽然碘化亚铜的制备方法较多，但是有些反应产物不稳定、易分解，有些反应时产生了污染，有些反应物为剧毒物质，有些反应的原子利用率低。所以真正在合成上有价值的却不多。下面将重点解释以上方法的不合理之处。利用可溶铜盐与碘化钾或碘化钠溶液混合进行反应，生成的碘化铜很不稳定，立即分解，得到白色的碘化亚铜沉淀和碘单质。实验室中常用此法制备碘化亚铜，该方法也是分析化学中滴定法测定铜的基础。 反应方程式为：2 Cu2+ + 4 I- 2 CuI + I2 加热铜和碘的混合物，也可以用来制备碘化亚铜，但是该法中原子利用率很低，碘单质加热后易升华，而且在加热的条件下，产物碘化亚铜易分解。铜与热浓氢碘酸反应，该反应也是一样，原子利用率低，而且氢碘酸易分解，不易保存。用氢碘酸处理氰化亚铜，该反应的反应物有剧毒，使用不当易产生危险和剧烈的环境污染。剩下的几个反应也不尽完美，碘仿易污染环境，将碘化钾和硫代硫酸钠的混合溶液加到硫酸铜溶液中去，不仅原子利用率低，而且易产生污染环境的二氧化硫气体。总而言之，现在常用的传统方法或多或少都有一些缺陷，用传统的方法制备碘化亚铜易对环境造成污染，而且原子利用率低，反应复杂，易产生杂质，所以利用绿色化学的角度去思考制备碘化亚铜的新方法也就显得很有必要了。3、 几种利用绿色化学方法制备碘化亚铜的思路以及它们的优缺点利用二氧化硫还原的方法合成碘化亚铜。该方法利用二氧化硫的还原性，将+1价的铜离子还原为+2价的铜离子。总反应方程式：2CuSO4+2KI+SO2+2H20 = 2CuI+K2SO4+2H2SO4制备步骤：只需将适量的CuSO4溶于适量的水中，然后通入二氧化硫气体，充分搅拌，加入适量的KI溶液，即会慢慢产生白色的碘化亚铜沉淀。洗涤沉淀，然后进行干燥，即可制得碘化亚铜。该方法的优缺点：该反应的优点是反应迅速、效果明显。反应中充分利用了碘，使反应物中的碘全部转化为产物中的碘，符合“原子经济”概念的要求。在反应中除了生成CuI沉淀外，还生成了K2SO4和H2SO4，我们可以加入适量KOH来中和生成的酸，蒸发浓缩冷却结晶，可以得到副产品K2SO4。但是反应物中用了二氧化硫，这是一种大气污染物，反应中会有二氧化硫进入大气中，对于环境产生了污染。利用硫代硫酸钠还原的方法制备碘化亚铜。该方法利用硫代硫酸钠的还原性制备碘化亚铜。总反应方程式：2CuSO4+4+2Na2S2O3 = 2CuI+Na2S4O6+2NaI+2K2SO4制备步骤：将适量的CuSO4溶于适量的水中，再将适量的碘化钾和硫代硫酸钠溶于适量水中，再将第二溶液在不断搅拌下分次少量地加入第一溶液，陈化，收集，洗涤，干燥后即可制得碘化亚铜。该方法的优缺点：该法操作简单，没有任何有毒物质参与反应或产生。缺点是过量的硫代硫酸钠可能会和铜盐生成铜一硫代硫酸钠络合物，而且碘没有充分利用，不符合绿色化学中“原子经济”的要求。因此，利用该方法并不好。利用硫酸铜、单质碘与亚硫酸钠反应，从而制得碘化亚铜。总反应方程式：I2+Na2SO3+2CuSO4+2H20 = 2CuI+Na2SO4+2H2S04 制备步骤：将适量的碘单质加入到适量的亚硫酸钠溶液中，充分搅拌后加入适量的硫酸铜，不断搅拌，加热到60摄氏度，陈化，分离沉淀，燥，即可制得产物碘化亚铜。 该方法的优缺点：反应物及产物无毒无害，制备操作简单，较为合理，反应路线循环使用了反应物与生成物。而且可以通过调节酸度，回收生成另一产物Na2SO4，得到副产品芒硝，因此反应物原子全部得到利用并且没产生任何废弃物，符合原子经济的要求；虽然亚硫酸钠在酸性条件或者是高温时也可能分解释放出二氧化硫有毒气体，但只要操作恰当，反应条件控制适当，是可以避免亚硫酸钠的分解的。因此，该方法是较为合理的制备碘化亚铜的方法。 利用亚硫酸钠还原法也可以制得碘化亚铜。总反应方程式：2CuSO4+2KI+Na2SO3+2H2O = 2CuI+K2SO4+2H2SO4 该反应的步骤和方法二大致相同，只是把还原性物质改为了亚硫酸钠而已。 该方法的优缺点：与方法二相比，该方法更加充分地利用了碘，符合原子经济原则。而且反应物和产物均不会对环境造成污染。因此，用该方法制备碘化亚铜是比较合理的。结论本文通过对碘化亚铜的制法探究，旨在选出最符合绿色化学要求的碘化亚铜的制备方法，即又要符合原子经济原则，又要不污染环境的方法。通过对与这些方法的探究，最终得出结论，利用硫酸铜、单质碘与亚硫酸钠反应，从而制得碘化亚铜和利用亚硫酸钠还原法制得