KOPPARSULFAT (CUSO4): STRUKTUR, EGENSKAPER, ERHÅLLANDE, ANVÄNDNING - KEMI - 2026

Den kopparsulfat är en oorganisk förening som består av grundämnena koppar (Cu), svavel (S) och syre (O). Dess kemiska formel är CuSO ₄ . Koppar är i oxidationstillståndet +2, svavel +6, och syre har en valens av -2.

Det är ett vitt fast ämne som, när det utsätts för fukt i miljön, blir dess blå pentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Det vita fasta ämnet erhålls genom att värma det blå för att eliminera vatten.

Vattenfritt kopparsulfat (CuSO ₄ ) (utan vatten i sin kristallina struktur). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Källa: Wikimedia Commons.

Det har använts som ett antibakteriellt medel i århundraden för att läka sår hos människor och djur. Det fungerar också som en fungicid, som ett ansträngande medel, en antidiarré och för att kontrollera tarmsjukdomar hos djur. Det används också som ett svampdödande medel i växter.

Vissa av dess användningar har dock upphört eftersom dess överskott kan vara giftigt för människor, djur och växter. Koncentrationsområdet i vilket det kan användas är smalt och beror på arten.

Det används som katalysator vid kemiska reaktioner och som ett torkmedel för lösningsmedel. Det gör det möjligt att förbättra resistansen och flexibiliteten hos vissa polymerer.

Överdriven mängder av denna förening kan vara skadliga i jord, eftersom det är giftigt för mikroorganismer som är fördelaktiga för växter.

Strukturera

Kopparsulfat består av en kopparjon (Cu ²⁺ ) och en sulfatjon (SO ₄ ^2- ).

Jonisk struktur av koppar (II) sulfat. Författare: Marilú Stea.

På grund av förlusten av två elektroner har koppar (II) jonen följande elektroniska konformation:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Man kan se att den har den ofullständiga 3d- banan (den har 9 elektroner istället för 10).

Nomenklatur

• Vattenfritt kopparsulfat
• Koppar (II) sulfat
• Cupric sulfat

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Vitt eller grönvitt fast ämne i form av kristaller.

Molekylvikt

159,61 g / mol

Smältpunkt

Vid 560 ° C sönderdelas den.

Densitet

3,60 g / cm ^{^}

löslighet

22 g / 100 g vatten vid 25 ° C Olöslig i etanol.

Kemiska egenskaper

När de utsätts för luftfuktigheten under 30 ° C, blir det pentahydratet föreningen CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Dess vattenhaltiga lösningar är blå på grund av bildningen av hexaacuocopper (II) ²⁺ -jon som ger nämnda färg. I denna jon är två av vattenmolekylerna längre bort från metallatomen än de andra fyra.

Deformerad struktur för hexaacuocopper (II) ²⁺ jonen . Benjah-bmm27 / Public domain. Källa: Wikimedia Commons.

Detta beror på den så kallade Jahn-Teller-effekten, som förutspår att denna typ av system kommer att uppleva den snedvridning som orsakas av det faktum att Cu ²⁺ har en elektronisk struktur som slutar i d ⁹ , det vill säga en ofullständig omloppsbana (det skulle vara fullständigt om skulle vara d ¹⁰ ).

Om ammoniak (NH ₃ ) tillsätts till dessa lösningar, är komplex bildas, i vilken NH ₃ förskjuter successivt vattenmolekylerna. De bildas till exempel från ²⁺ till ²⁺ .

När CuSO ₄ värms till sönderdelning avger den giftiga gaser och förvandlas till kopparoxid CuO.

Erhållande

Vattenfritt kopparsulfat kan erhållas genom total dehydratisering av pentahydratföreningen, vilket uppnås genom att värma det tills vattenmolekylerna förångas.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O + värme → CuSO ₄ + 5 H ₂ O ↑

Den pentahydrated föreningen är blå, så när kristallisationsvattnet förloras, den vita vattenfritt CuSO ₄ erhålles .

tillämpningar

Några av dess användningar överlappar det med pentahydratföreningen. Andra är specifika för den vattenfria substansen.

Som ett antibakteriellt medel

Det har potential som ett antimikrobiellt medel. Det har använts i tusentals år, inklusive i syd- och centralamerikanska kulturer, för att förhindra sårinfektion med hjälp av gasbind i en lösning av denna förening.

Det uppskattas att i mekanismen för deras antibakteriella aktivitet bildar Cu 2 ⁺ -joner kelater med enzymer som är avgörande för bakteriernas cellfunktioner och deaktiverar dem. De inducerar också bildningen av hydroxylradikaler OH •, vilket skadar bakteriernas membran och deras DNA.

CuSO ₄ kan motverka vissa patogena bakterier. Författare: Gerd Altmann. Källa: Pixabay.

Nyligen har det rapporterats att spår av CuSO ₄ kan öka den antimikrobiella aktiviteten hos naturliga produkter som är rika på polyfenoler, såsom extrakt av granatäpple och infusioner av vissa typer av teplanter.

För veterinära tillämpningar

Det används som ett antiseptiskt och sammandragande för slemhinnor och för att behandla konjunktivit och yttre otit. Det används för att utföra terapeutiska eller profylaktiska bad för att undvika ruttning av benen på nötkreatur, får och andra däggdjur.

De vattenhaltiga lösningarna av CuSO _{4 är} används för att härda hovarna av nötkreatur. Författare: Ingrid und Stefan Melichar. Källa: Pixabay.

Det fungerar som ett kaustiskt medel för nekrotiska massor på benens nötkreatur, magsår och granulär vävnad hos dessa. Det används som en fungicid för behandling av ringorm och svampsjukdomar i huden.

Det används också som ett emetikum (medel för att framkalla kräkningar) hos grisar, hundar och katter; som antidiarrheal astringent för kalvar och för att kontrollera tarmmoniliasis hos fjäderfä och trichomoniasis hos kalkoner.

Som ett tillägg i djurfoder

Kopparsulfat har använts som ett tillskott i mycket små mängder för att utfodra nötkreatur, grisar och fjäderfä. Det används för att behandla kopparbrist hos idisslare. För svin och fjäderfä används det som tillväxtstimulant.

Koppar har identifierats som väsentliga för biosyntes av hemoglobin däggdjur, kardiovaskulär struktur, benkollagensyntes, enzymsystem och reproduktion.

Som nämnts i föregående avsnitt kan det också ges som ett medicin mot sjukdomsbekämpning. Tillskott och / eller läkemedelsnivåer bör dock övervakas noggrant.

Fjäderfä och deras ägg kan påverkas av överskott av kopparsulfat i kosten. Författare: Pexels. Källa: Pixabay.

Från en viss mängd, som beror på varje art, kan tillväxten minska, aptitminskningen och vikten, skador på vissa organ och till och med djurens död.

Till exempel hos kycklingar minskar tillskottet på 0,2% eller mer deras matintag med följd av viktminskning, en minskning av produktionen av ägg och tjockleken på deras skal.

I jordbruksapplikationer

I organiska produktionssystem är det inte tillåtet att använda syntetiska fungicider, endast produkter baserade på koppar och svavel accepteras, till exempel kopparsulfat.

Exempelvis dödas vissa svampar som attackerar äppelväxter, till exempel Venturia inaequalis, med denna förening. Cu 2 ⁺ -joner tros vara möjliga att komma in i svampsporen, denaturera proteiner och blockera olika enzymer.

Kopparsulfat används för att bekämpa vissa svampar som attackerar äpplen. Algirdas på lt.wikipedia / Public domain. Källa: Wikimedia Commons.

Betydelsen av koppar i växter

Elementet koppar är viktigt i fysiologiska processer hos växter som fotosyntes, andning och försvar mot antioxidanter. Både bristen på detta element och dess överskott genererar reaktiva syrearter som är skadliga för deras molekyler och strukturer.

Utbudet av kopparkoncentrationer för optimal växttillväxt och utveckling är mycket smalt.

Negativa effekter på jordbruket

När denna produkt används i överflöd i jordbruksaktiviteter kan den vara fytotoxisk, orsaka för tidig utveckling av frukt och ändra färg.

Dessutom samlas koppar i jorden och är giftigt för mikroorganismer och daggmaskar. Detta strider mot begreppet ekologiskt jordbruk.

Även om CuSO ₄ används i ekologiskt jordbruk kan det vara skadligt för daggmaskar. Författare: Patricia Maine Degrave. Källa: Pixabay.

Vid katalys av kemiska reaktioner

Vattenfri CuSO ₄ fungerar som en katalysator för olika reaktioner av organiska karbonylföreningar med dioler eller deras epoxider, som bildar dioxolaner eller acetonider. Tack vare denna förening kan reaktioner genomföras under milda förhållanden.

Exempel på en reaktion i vilken vattenfri CuSO ₄ fungerar som en katalysator. Författare: Marilú Stea.

Det har också rapporterats att dess katalytiska verkan gör det möjligt att dehydratisera sekundära, tertiära, bensyliska och allyliska alkoholer till deras motsvarande olefiner. Reaktionen utförs mycket enkelt.

Den rena alkoholen upphettas tillsammans med den vattenfria CuSO ₄ vid en temperatur av 100-160 ° C under en tid av 0,5-1,5 timmar. Detta resulterar i uttorkning av alkoholen och olefinet destilleras rent från reaktionsblandningen.

Dehydrering av en alkohol med vattenfri koppar (II) sulfat. Författare: Marilú Stea.

Som ett dehydratiseringsmedel

Denna förening används i kemilaboratorier som ett torkmedel. Det används för att dehydrera organiska vätskor såsom lösningsmedel. Det absorberar vatten, som bildar den pentahydrat föreningen CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

När den vita vattenfritt CuSO ₄ absorberar vatten det omvandlar till den blå pentahydrat föreningen CuSO ₄ 5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Källa: Wikimedia Commons.

För att förbättra polymerer

Vattenfri CuSO ₄ har använts för att förbättra egenskaperna hos vissa polymerer samtidigt som man tillåter dem att vara återvinningsbart.

Till exempel, har partiklar av föreningen i aceton varit blandade med akrylnitril-butadiengummi i en speciell kvarn, försöker göra de CuSO ₄ partiklarna mycket liten.

Kopparsulfat förbättrar polymerens bindningspunkter och bildar en blandning med hög hållfasthet, hårdhet och överraskande flexibilitet.

Vid avvecklade terapeutiska tillämpningar

Tidigare användes kopparsulfatlösningar för magsköljning när någon led av vit fosforförgiftning. Emellertid omrördes lösningen omedelbart för att undvika kopparförgiftning.

Lösningar av denna förening användes också tillsammans med andra ämnen för topiska applikationer på fosfor hudförbränningar.

Ibland var de användbara vid vissa former av näringsanemi hos barn och vid kopparbrist hos personer som fick parenteral näring, det vill säga människor som inte kan mata sig själva via munnen.

Vissa eksem-, impetigo- och intertrigo-lotioner innehöll CuSO ₄ . Lösningarna användes som ansträngande vid ögoninfektioner. Ibland applicerades kristallerna direkt på brännskador eller sår.

Alla dessa applikationer utförs inte längre på grund av den toxicitet som överskott av denna förening kan inducera.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). Kopparsulfat. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redaktör) (2003). CRC-handbok för kemi och fysik. 85: ^e CRC-tryck.
3. Montag, J. et al. (2006). En in vitro-studie om postinfektionsaktiviteter av kopparhydroxid och kopparsulfat mot Conidia of Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Återställdes från link.springer.com.
4. Holloway, AC et al. (2011). Förbättring av antimikrobiella aktiviteter av helt och subfraktionerat vitt te genom tillsats av koppar (II) sulfat och C-vitamin mot Staphylococcus aureus; en mekanistisk inställning. BMC Komplement Altern Med 11, 115 (2011). Återställs från bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Kopparupptagsmekanism hos Arabidopsis thaliana COPT-transportörer med hög affinitet. Protoplasma 256, 161-170 (2019). Återställdes från link.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Effekt av kopparsulfat på äggproduktion och skaltjocklek. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Hämtad från academic.oup.com.
7. Hanzlik, RP och Leinwetter, M. (1978). Reaktioner av epoxider och karbonylföreningar katalyserade av vattenfritt kopparsulfat. J. Org. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Återhämtat från pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). Kopparkrav av babygrisar Fed-renade dieter. Journal of Nutrition, bind 109, nummer 6, juni 1979, sidorna 939-948. Återställs från academic.oup.com.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Vattenfritt koppar (II) sulfat: en effektiv katalysator för vätskefas-dehydrering av alkoholer. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Återställs från pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018). Förbättrad draghållfasthet hos akrylnitril-butadiengummi / vattenfri kopparsulfatkompositer framställd genom koordinationstvärbindning. Polym. Tjur. 76, 1435-1452 (2019). Återställdes från link.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Nya antibakteriella medel: Alternativ till traditionella antibiotika. Koppar. I Advances in Microbial Physiology. Återställs från sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
13. Googles webbplatser. Gör vattenfritt kopparsulfat. I Paradox Hemkemi. Återställs från sites.google.com.