Bakır oksiklorür

Bakır oksiklorür  formülü Cu2(OH)3Cl olan bir kimyasal bileşiktir . Tribazik bakır klorür (TBCC), bakır trihidroksil klorür ya da dibakırklorür trihidroksit olarak da adlandırılır.  Maden yataklarında, metal korozyon ürünlerinde, sanayi ürünlerinde, sanat ve arkeolojik eserlerde ve de bazı canlı sistemlerde rastlanılan yeşilimsi bir kristal katıdır. Endüstriyel ölçekte ilk başlarda ya kimyasal ara ürün ya da bir fungusit olarak kullanılmak üzere imal edilmiştir.  1994 yılından bu yana ise, yılda binlerce ton üretilen saflaştırılmış, kristalize ürün hayvanlar için besin takviyesi olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Doğada bulunuşu

Cu2(OH)3Cl doğal mineral olarak dört polimorfik kristal formda ortaya çıkar: atakamit, paratakamit,  klinoatakamit ve botallakit.  Atakamit ortorombik, paratakamit rombohedral ve diğer iki polimorf monokliniktir.  Atakamit ve paratakamit ikincil mineral olarak bakır mineralleştirme alanlarında yaygın bir şekilde ve çoğunlukla bakır içeren metallerin korozyon ürünlerinde bulunur.

Özellikleri

Bakır oksiklorür Cu2(OH)3Cl yeşil kristal katıdır.  220 °C’nin üstünde hidroklorik asit ayrılması ile bakır oksitlere bozunur. Genellikle, nötr ortamda kararlı olup alkali ortamda ısıtıldığında ise oksitler vererek bozunur.  Su ve organik çözücülerde neredeyse hiç çözünmez, mineral asitlerde ilgili bakır tuzlarını (denk. 1) vererek ve aynı zamanda amonyak, amin ve EDTA çözeltilerinde kompleks oluşturmak suretiyle çözünür.  Sodyum hidroksit ile reaksiyona girerek kolaylıkla bakır hidroksit e dönüşebilir (denk. 2).  EPA metot SW846-9045’e göre sudaki ölçülen pH derecesi 6.9 ‘dur.

Cu2(OH)3Cl +  3 HCl  →  2 CuCl2  +   3 H2O                  (denk.1)

Cu2(OH)3Cl +  3 NaOH  → 2Cu(OH)2  + NaCl                               (denk.2)

Bileşiğin özellikleri üzerine yayınlanmış bilimsel yayınların çoğu doğal mineraller ya da bakır alaşımları üzerindeki korozyon ürünleri ya da laboratuvar koşullarında hazırlanan numuneler üzerinde odaklanmıştır.

Genel Hazırlama Yolları

CuCl2 Hidrolizi

Cu2(OH)3Cl  pH 4 ~7’deki CuCl2 çözeltisinin hidrolizi ile hazırlanabilir.  Sodyum karbonat, amonyum, kalsiyum ya da sodyum hidroksit gibi çeşitli bazlar kullanılabilir (denk. 3).

2CuCl2  +  3 NaOH  →  Cu2(OH)3Cl +  3 NaCl                            (denk.3)

Cu2(OH)3Cl ayrıca, sıcak CuCl2 çözeltisi ile yeni çöktürülmüş CuO arasında gerçekleşen reaksiyonla hazırlanabilir (denk. 4).

CuCl2  +  3 CuO + 3 H2O  →  2 Cu2(OH)3Cl                   (denk.4)

Yeterli miktarda klorür iyonları  çözeltide bulunduğunda, alkali yardımıyla CuSO4 hidrolizide Cu2(OH)3Cl  oluşturur(denk. 5).
      
2 CuSO4  +  3 NaOH  +  NaCl →  2 Cu2(OH)3Cl  +  2 Na2SO4                 (denk.5)

Endüstriyel Üretimi

Tuz çözeltisi içindeki Cu(I)Cl’ün hava oksidasyonu

1994 yılından önce, bakır oksiklorürün büyük ölçekli endüstriyel üretimi ya bitki korumaya yönelik bir fungusit ya da diğer bakır bileşiklerinin üretiminde bir ara ürün yapımına yönelikti.  Bu uygulamaların hiçbirinde ne bileşiğin polimorfik yapısı ve ne de parçacıkların özel bir önemi olmadığından dolayı imalat işlemleri basit çökeltme işlemlerinden ibarettir.

Cu2(OH)3Cl tuz çözeltisi içindeki Cu(I)Cl in hava oksidasyonu yoluyla hazırlanabilir. Cu(I)Cl çözeltisi genellikle CuCl2 çözeltisinin çok fazla bakır metali yardımıyla indirgenmesi sonucunda elde edilir.  Cu(II) tamamen indirgeninceye kadar, derişik tuzlu su çözeltisi içindeki CuCl2 çözeltisi bakır metali ile temasta olur. Elde edilen Cu(I)Cl daha sonra 60 ~ 90 °C’ye ısıtılır, oksidasyon uygulaması için hava verilerek hidroliz edilir.  Oksidasyon reaksiyonu bakır metali ya da bakır metali olmaksızın gerçekleştirilebilir.  Çökelen ürün ayrıldıktan sonra CuCl2 ve NaCl içeren ana çözelti işlemin başına geri döndürülür(denk. 6 ~ 7).

CuCl2  +  Cu + 2 NaCl  →  2 NaCuCl2  (denk.6)
6 NaCuCl2  +  3/2 O2  +  H2O  →  2 Cu2(OH)3Cl  +  2 CuCl2  + 6 NaCl  (denk.7)

Bu işlemle elde edilen ürünün parçacık boyutu 1 ~ 5 µm olup tarımsal fungusit olarak kullanılabilir.

Mikro besin yöntemi

1994 yılında, bakır oksiklorürün saflandırılmış ve kristalize edilmiş ticari bir ürün şekli için çok daha verimli, ekonomik, güvenilir ve çevreci bir işlem geliştirildi.  Bu işlemle, 30 ~ 100 mikron tipik partikül büyüklüğünde kararlı, serbest halde akabilen, tozsuz yeşil bir toz imal edildi.  Yoğunluk ve parçacık boyut dağılımının birlikteliği, hayvan yemi karışımlarının homojen olarak hazırlanmasında faydalı olan karıştırma ve işleme özelliklerinde kolaylık sağladı.

Kullanma alanları

Tarımsal fungisit olarak kullanımı

Cu2(OH)3Cl çözeltisi sprey halde  domates, patates, turunçgiller, bağ, zeytin, elma, kayısı ve şeftali vb.  bitkilerin yaprakları üzerindeki çeşitli fungal bitki hastalıklarına karşı koruyucu bir fungusit olarak kullanılmaktadır.

Pigment olarak kullanımı

Bazik bakır klorür cam ve seramiklerde renklendirici bir pigment olarak kullanılmaktadır. Eski insanlar tarafından duvar resmi, tezhip ve diğer resimlerde boyar madde olarak yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Ayrıca eski Mısırlılar tarafından kozmetiklerde de kullanılmıştır.

Piroteknik alanında kullanımı

Cu2(OH)3Cl  piroteknik alanında mavi/yeşil renk verici madde olarak kullanılmaktadır.

Katalizör olarak kullanımı

Cu2(OH)3Cl organik sentezde klorlama ve/veya yükseltgenmelerde kullanılan katalizörlerin hazırlanmasında kullanılmaktadır.

Cu2(OH)3Cl  etilenin klorlanmasında bir katalizör olduğu görülmüştür.
Metanolün oksidatif karbonilasyon yöntemiyle dimetil karbonata dönüştürme sentezinde kullanılan CuCl2 destekli katalizör sistemlerinde Cu2(OH)3Cl’in atakamit ve paratakamit kristal formlarının etkin türler olduğu bulunmuştur.   Cu2(OH)3Cl destekli katalizörlerin birkaçı bu gibi dönüştürmede hazırlanmış ve incelenmiştir.  Çok yönlü kimyasal bir reaktifliğe sahip olan dimetil karbonat çevreye zararsız kimyasal bir ürün ve ara maddedir.

Cu2(OH)3Cl  n-bütanın kısmi oksidasyon yöntemiyle maleik anhidrite dönüştürülmesinde yeni bir katalitik aktif madde olarak tespit edilmiştir.

Çok ince toz CuO/Cu2(OH)3Cl karışımının amido black ve indigo karmin gibi boyaların fotokatalitik renksizleşmesinde iyi olduğu görülmüştür.

Yem katkı maddesi olarak kullanımı

İz minerallerin en önemlilerinden biri olan bakır, metabolik fonksiyonları destekleyen birçok enzimde en önemli bir unsurdur.  1900’lerin başından bu yana, bakır sağlık ve normal gelişimi desteklemek amacıyla hayvan yemlerine düzenli olarak katılmıştır.  1950’li yılların başında, katkı maddesi iz minerallerin biyoyararlanım konusuna ağırlık verilince bu konuda bakır sülfat pentahidrat en çok kullanılan bir kaynak olarak ortaya çıktı. Sudaki  çözünürlüğünün yüksek olması ve bu yüzden sahip olduğu higroskopisite nedeniyle, CuSO4 yem karışımlarında zararlı reaksiyonlara neden olmaktadır. Bu durum bilindiği üzere, sıcak ve nemli iklimlerde yemleri bozmaktadır.  Bazik bakır klorürün yem dayanıklılık problemlerini azaltacağının farkına varılmış olması, bir besin kaynağı olarak bileşiğin kullanımına ilişkin patentlerin çıkarılmasına yol açtı.

Daha sonraki, hayvan besleme çalışmaları kimyasal bir reaktiflik oranına sahip bazik bakır klorür alfa kristal formunun biyolojik süreçlere uyumlu olduğunu ortaya çıkardı.

Bazik bakır klorür  tavuk dahil, hindi, domuz, et ve süt sığırı, at, evcil hayvan, su ürünleri ve egzotik hayvanat bahçesi hayvanları gibi birçok hayvan türünün beslenmesinde kullanılan yem formülasyonlarında çoğunlukla kullanılmaktadır.

Yararlanılan kaynaklar

Bakır bileşikleri
Bakır mineralleri
Beslenme
Koordinasyon bileşikleri