- Struktura
- Nomenklatura
- Nieruchomości
- Stan fizyczny
- Waga molekularna
- Temperatura topnienia
- Gęstość
- Rozpuszczalność
- Właściwości chemiczne
- Otrzymywanie
- Aplikacje
- W paszy dla zwierząt
- W syntezie nanocząstek
- W badaniach dotyczących zwalczania szkodników
- W tkaninach przewodzących prąd elektryczny
- Skutki dla środowiska
- Bibliografia
Pięciowodny siarczan miedzi jest nieorganiczny związek zawierający elementy miedzi (Cu), siarkę (S), tlen (O) i wody (H 2 O). Zawiera jony miedzi (II) (Cu 2+ ) i siarczanowe (SO 4 2- ). Jego wzór chemiczny to CuSO 4 • 5H 2 O.
W naturze występuje w postaci minerału chalkantytu lub kalcytu, zwanego również Chalcase lub Calclasse. Jest to niebieskie krystaliczne ciało stałe.
Kryształ pentahydratu siarczanu miedzi CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Überraschungsbilder. Źródło: Wikimedia Commons.
Jest stosowany jako suplement diety dla niektórych zwierząt, takich jak przeżuwacze, świnie i drób. W rolnictwie służy jako pestycyd. W działalności górniczej umożliwia odzyskiwanie innych metali.
Ze względu na swój niebieski odcień służy do barwienia tkanin i metali. Został użyty do osadzenia metalicznej miedzi na włóknach celulozowych w celu uzyskania tkanin przewodzących prąd elektryczny. Służy również do przygotowywania nanocząstek miedzi i jej tlenków, o różnorodnych zastosowaniach.
W wysokich stężeniach może być toksyczny dla fauny i flory, dlatego czasami jest stosowany do eliminowania szkodników (zwierząt lub roślin) ze środowisk wodnych, takich jak laguny i naturalne stawy.
Struktura
Związek ten jest tworzony przez pierwiastek miedzi na stopniu utlenienia +2 i anion siarczanowy. Ten ostatni ma atom siarki o wartościowości +6 otoczony czterema atomami tlenu, każdy o wartościowości -2. W ten sposób jon siarczanowy ma dwa ładunki ujemne.
Ma również w swojej strukturze 5 cząsteczek wody. Na poniższym rysunku możesz zobaczyć, jak różne atomy są rozmieszczone w krysztale.
Struktura CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Smokefoot. Źródło: Wikimedia Commons.
Cu 2+ (kule pomarańczowe) jest skoordynowane jednocześnie z 4 cząsteczkami H 2 O (tlen = czerwony; wodór = biały) i 2 atomami tlenu SO 4 2- (siarka = żółty). Na rysunku jedna z cząsteczek H 2 O jest pozornie wolna, ale jest częścią struktury krystalicznej.
Nomenklatura
Minerał chalkantytowy CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Archaeodontosaurus. Źródło: Wikimedia Commons.
- Pentahydrat siarczanu miedzi
- Pentahydrat miedzi (II)
- Bluejack
- Niebieski kamień (z angielskiego niebieskiego kamienia)
- Chalcantite, kalcantite, chalkclase or calclase
Nieruchomości
Stan fizyczny
Niebieskie krystaliczne ciało stałe.
Waga molekularna
249,686 g / mol
Temperatura topnienia
Po osiągnięciu 110 ºC ulega rozkładowi.
Gęstość
2,286 g / cm 3
Rozpuszczalność
Rozpuszczalny w wodzie: 22,0 g / 100 g wody o temperaturze 25 ° C Rozpuszczalny w metanolu (CH 3 OH). Słabo rozpuszczalny w etanolu (CH 3 CH 2 OH).
Właściwości chemiczne
Związek ten w kontakcie z wodą rozpuszcza się tworząc jony Cu 2+ i SO 4 2- . Jego rozpuszczalność w wodzie znacznie spada, jeśli w wodzie występuje kwas siarkowy.
H 2 SO 4 dostarcza jonów SO 4 2- , a jego obecność wywołuje efekt „jonu wspólnego”, ponieważ jon ten występuje w pentahydracie siarczanu miedzi. Rozpad można wyrazić następująco:
CuSO 4 • 5H 2 O (ciało stałe) + woda ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + woda
Dlatego też, jeśli SO 4 2- kwasu siarkowego jest już obecny w roztworze , równowaga przesuwa się w lewo, to znaczy w kierunku tworzenia się ciała stałego, a zatem rozpuszczalność maleje.
Otrzymywanie
Jednym ze sposobów uzyskania pentahydratu siarczanu miedzi jest rozpuszczenie mineralnego malachitu w wodnym roztworze kwasu siarkowego (H 2 SO 4 ) w kontrolowanej temperaturze. Malachit zawiera Cu 2 (OH) 2 CO 3 wraz z innymi zanieczyszczeniami, takimi jak żelazo.
Zanieczyszczony roztwór miedzi (II) jest traktowany nadtlenkiem wodoru (H 2 O 2 ), aby zapewnić, że zanieczyszczenia żelazem (II) (Fe 2+ ) zostaną przekształcone w żelazo (III) (Fe 3+ ). Ten ostatni wytrąca się w postaci wodorotlenku żelazowego (Fe (OH) 3 ) przy użyciu wodorotlenku sodu (NaOH).
Wytrącanie oznacza, że w roztworze tworzą się cząstki nierozpuszczalnego ciała stałego, które opada na dno pojemnika, który je zawiera.
Wygląd stężonego roztworu CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: PublicDomainPictures. Źródło: Pixabay.
Otrzymaną mieszaninę filtruje się w celu usunięcia stałego Fe (OH) 3, a pozostałą ciecz traktuje etanolem (C 2 H 5 OH), metanolem (CH 3 OH) lub kwasem siarkowym w celu wytrącenia wszystkich jonów Cu 2+ jako CuSO 4 • 5H 2 O.
Na przykład, gdy dodaje się etanol, jest mniej wody, więc jony Cu 2+ i SO 4 2- są w roztworze i mają tendencję do wiązania się. Działa jak odwadniacz. Im więcej dodasz etanolu, tym bardziej się tworzy.
Wytrąconą substancję stałą można przekrystalizować w celu oczyszczenia. Aby to zrobić, rozpuszcza się go w wodzie o temperaturze 80-90 ° C, a następnie roztwór chłodzi się do 25-30 ° C. Pentahydrat wytrąca się ponownie, a zanieczyszczenia pozostają w roztworze.
Aplikacje
Posiada szeroki zakres zastosowań komercyjnych.
W rolnictwie służy jako pestycyd, insektycyd, herbicyd, fungicyd, środek bakteriobójczy i dodatek do gleby. W weterynarii stosowany jest jako środek przeciw robakom, grzybobójczy i wymiotny (wywołujący wymioty).
Stosowany jest jako niebieski lub zielony pigment w barwnikach i barwnikach, jako zaprawa przy barwieniu tkanin i metali. Również jako toner do drukowania zdjęć oraz jako odczynnik do intensyfikacji negatywów.
Jest stosowany w działalności górniczej jako odczynnik flotacyjny do odzyskiwania cynku i ołowiu. Służy do produkcji innych związków miedzi, do garbowania skór i do konserwacji drewna.
W paszy dla zwierząt
Związek ten stosowany jest w diecie świń w bardzo małych ilościach jako stymulator wzrostu, zwłaszcza w okresie odsadzeniowym. Mechanizm, za pomocą którego wywołuje ten efekt, jest nadal nieznany.
Niektórzy badacze twierdzą, że zmniejsza populację patogennych lub szkodliwych bakterii w jelitach zwierząt, a tym samym sprzyja ich wzrostowi.
Dzięki CuSO 4 • 5H 2 O można promować rozwój prosiąt odsadzonych od maciory. Autor: MabelAmber. Źródło: Pixabay.
Inni badacze wskazują, że poprawia zdrowie jelit tych zwierząt, ale niektóre badania wskazują, że dożylne wstrzyknięcie miedzi poprawia również ich wzrost.
W tym samym celu był również stosowany u drobiu i był stosowany w przypadku niedoboru miedzi u przeżuwaczy.
W syntezie nanocząstek
Pentahydrat siarczanu miedzi został użyty do otrzymania mieszanych nanocząstek miedzi i tlenku miedzi (I) (Cu / Cu 2 O).
Nanocząsteczki to niezwykle małe struktury, które można zobaczyć tylko pod mikroskopem elektronowym.
Proszek Cu / Cu 2 O w postaci nanocząstek jest stosowany m.in. w katalizie lub przyspieszaniu reakcji chemicznych, w półprzewodnikach i materiałach przeciwdrobnoustrojowych.
W badaniach dotyczących zwalczania szkodników
CuSO 4 • 5H 2 O stosowano w doświadczeniach w celu oceny jego toksyczności w stosunku do ślimaków z gatunku Pomacea canaliculata.
Są to mięczaki pochodzące z tropikalnych regionów Ameryki Południowej, które zamieszkują różne typy ekosystemów, od bagien i lagun po jeziora i rzeki.
Są badane, ponieważ niektóre pasożyty ludzkie, takie jak Schistosoma mansoni (przywr, który powoduje chorobę bilharzii). Ślimaki mogą również być szkodliwe dla upraw rolnych w zalanych regionach.
Muszle ślimaków Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.
Jaja złożone przez ślimaki na roślinie wodnej. Te ślimaki są czasami szkodnikami, które można zwalczać za pomocą CuSO 4 • 5H 2 O. Shan Lv, National Institute of Parasitic Diseases / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Źródło: Wikimedia Commons.
Według przeanalizowanych badań wodne roztwory pentahydratu siarczanu miedzi są wyjątkowo toksyczne dla tych ślimaków, więc związek ten można stosować do eliminacji mięczaków z porażonych obszarów.
Według niektórych badań dzieje się tak dlatego, że ślimak nie potrzebuje jonu miedzi, więc sam kontakt z tym jonem byłby wystarczający do śmierci zwierzęcia.
W tkaninach przewodzących prąd elektryczny
Ten związek został użyty do uzyskania materiałów tekstylnych ze zintegrowanymi czujnikami elektryczności. Ten rodzaj tkaniny jest stosowany w zasobnikach energii elektrycznej, czujnikach ciśnienia, fotodetektorach i ekranach emitujących światło.
Aby otrzymać tkaniny przewodzące prąd elektryczny, półsyntetyczne tkane włókno celulozowe zwane „Lyocell” jest powlekane metaliczną miedzią. Powlekanie odbywa się w sposób nieelektrolityczny zaczynając od roztworu CuSO4 • 5H2O i innych pomocniczych związków chemicznych.
Włókno Lyocell. Ten rodzaj tkaniny był używany w testach miedziowania. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.
Uzyskana w ten sposób tkanina może przenosić sygnał elektryczny nawet w warunkach odkształcenia lub rozciągania przy zachowaniu wysokiej przewodności.
Skutki dla środowiska
Jak wyjaśniono wcześniej, CuSO 4 • 5H 2 O rozpuszczony w wodzie generuje jon miedzi (II).
Chociaż miedź jest niezbędna w niskich stężeniach dla aktywności komórkowej żywych organizmów, w wysokich stężeniach może być toksyczna, a nawet powodować śmierć.
Dlatego obecność tego jonu w środowisku stanowi zagrożenie dla zwierząt i roślin. W ekosystemach wodnych może akumulować się biologicznie w organizmach żywych iw łańcuchu pokarmowym, powodując szkody.
CuSO 4 • 5H 2 O może być szkodliwy dla środowiska wodnego. Autor: JamesDeMers. Źródło: Pixabay.
W rzeczywistości, w niektórych doświadczeniach stwierdzono, że zanieczyszczenie środowiska wodnego pentahydratem siarczanu miedzi powoduje zmniejszenie biomasy niektórych roślin wodnych.
Co oznacza, że rośliny rosną mniej w obecności tej soli w dużych stężeniach.
Bibliografia
- Lide, DR (redaktor) (2003). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85 th CRC Press.
- Kokes, H. i in. (2014). Rozpuszczanie miedzi i żelaza z rudy malachitu oraz wytrącanie pentahydratu siarczanu miedzi w procesie chemicznym. Engineering Science and Technology, czasopismo międzynarodowe. 2014; 17 (1): 39–44. Odzyskany z sciencedirect.com.
- Alves de Azevedo B., JP i Peixoto, MN (2015). Redukcja biomasy Salvinia molesta poddana działaniu pentahydratu siarczanu miedzi ( CuSO 4 .5H 2 O). Rev. Ambient. Woda 2015; 10 (3): 520–529. Odzyskany z doaj.org.
- Root, W. i in. (2019). Elastyczny czujnik naprężenia tekstyliów oparty na tkaninie celulozowej pokrytej miedzią z liocelem. Polymers 2019, 11, 784. Odzyskane z mdpi.com.
- Pitelli, RA i in. (2008). Ostra toksyczność siarczanu miedzi i wodnego ekstraktu z suszonych liści neem na ślimakach (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Odzyskany z doaj.org.
- Badawy, SM i in. (2015). Synteza, charakterystyka i aktywność katalityczna nanocząstek Cu / Cu2O przygotowanych w środowisku wodnym. Biuletyn Inżynierii i Katalizy Reakcji Chemicznych. 2015; 10 (2): 169-174. Odzyskany z doaj.org.
- Justel, FJ i in. (2014). Rozpuszczalności i właściwości fizyczne roztworów nasyconych w układzie siarczan miedzi + kwas siarkowy + woda morska w różnych temperaturach. Brazylijski Dziennik Inżynierii Chemicznej. 2015; 32 (3): 629–635. Odzyskany z doaj.org.
- Park, CS i Kim, BG (2016). Rozpuszczalność in vitro siarczanu miedzi (II) i trihydroksychlorku dwumiedziowego dla świń. Australijskie Australie. J. Anim. Sci.2016; 29 (11): 1608-1615. Odzyskany z doaj.org.
- Narodowa Biblioteka Medyczna Stanów Zjednoczonych. (2019). Pentahydrat siarczanu miedzi. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Wikipedia (2020). Chalcanthite. Odzyskany z en.wikipedia.org.