KOPPARSULFATPENTAHYDRAT: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den kopparsulfatpentahydrat är en oorganisk förening som består av grundämnena koppar (Cu), svavel (S), syre (O) och vatten (H ₂ O). Den innehåller koppar (II) (Cu ²⁺ ) och sulfat (SO ₄ ^2- ) joner . Dess kemiska formel är CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

I naturen finns det att bilda mineralen chalcantite eller calcantite, även kallad chalclase eller calclasse. Det är ett blått kristallint fast ämne.

Kristall av kopparsulfatpentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Författare: Überraschungsbilder. Källa: Wikimedia Commons.

Det används som ett kosttillskott för vissa djur som idisslare, grisar och fjäderfä. Inom jordbruket fungerar det som bekämpningsmedel. I gruvverksamhet gör det möjligt att återvinna andra metaller.

På grund av sin blå nyans används den för färgning av tyger och metaller. Det har använts för att avsätta metallisk koppar på cellulosafibrer för att erhålla elektriskt ledande tyger. Det används också för att framställa nanopartiklar av koppar och dess oxider, med en mängd olika tillämpningar.

I höga koncentrationer kan det vara giftigt för fauna och flora, därför används det ibland för att eliminera skadedjur (djur eller växter) från vattenmiljöer såsom laguner och naturliga dammar.

Strukturera

Denna förening bildas av elementet koppar i dess oxidationstillstånd +2 och sulfatanjonen. Den senare har en svavelatom med valens +6 omgiven av fyra syreatomer, var och en med valens -2. På detta sätt har sulfatjonen två negativa laddningar.

Det har också 5 vattenmolekyler i sin struktur. I följande figur kan du se hur de olika atomerna är arrangerade i kristallen.

Struktur av CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Författare: Smokefoot. Källa: Wikimedia Commons.

Cu ²⁺ (orange sfärer) koordineras samtidigt med 4 H ₂ O molekyler (syre = röd, väte = vit) och med 2 syreatomer av SO ₄ ^2- (svavel = gul). I figuren en av H ₂ O molekyler är i skenbar frihet men är en del av den kristallina strukturen.

Nomenklatur

Chalcantite-mineral CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Författare: Archaeodontosaurus. Källa: Wikimedia Commons.

• Kopparsulfatpentahydrat
• Koppar (II) lider av pentahydrat
• Bluejack
• Blå sten (från engelska blå sten)
• Chalcantite, calcantite, chalclase eller calclase

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Blått kristallint fast ämne.

Molekylvikt

249,686 g / mol

Smältpunkt

När den når 110 ºC sönderdelas den.

Densitet

2 286 g / cm ^{^}

löslighet

Lösligt i vatten: 22,0 g / 100 g vatten vid 25 ° C. Löslig i metanol (CH ₃ OH). Något lösligt i etanol (CH ₃ CH ₂ OH).

Kemiska egenskaper

Denna förening, när den kommer i kontakt med vatten, upplöses och bildar jonerna Cu ²⁺ och SO ₄ ^2- . Dess löslighet i vatten minskar avsevärt om svavelsyra finns i vattnet.

H ₂ SO ₄ ger SO ₄ ^2- joner och dess närvaro genererar den "vanliga jonen" -effekten, eftersom denna jon finns i kopparsulfatpentahydrat. Upplösning kan uttryckas så här:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (fast) + vatten ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ²⁺ vatten

Om därför SO ₄ ^2- svavelsyra redan är närvarande i lösning , jämvikts skiftar till vänster, det vill säga mot bildandet av den fasta och därmed lösligheten minskar.

Erhållande

Ett av de sätt för att erhålla kopparsulfat pentahydrat är genom upplösning av mineral malakit i vattenhaltig svavelsyralösning (H ₂ SO ₄ ) vid en kontrollerad temperatur. Malachite innehåller Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃ med andra föroreningar, som järn.

Den orena koppar (II) lösningen behandlas med väteperoxid (H ₂ O ₂ ) för att säkerställa att järnet (II) (Fe ²⁺ ) föroreningar omvandlas till järn (III) (Fe ³⁺ ). Den senare fälls ut i form av järnhydroxid (Fe (OH) ₃ ) med användning av natriumhydroxid (NaOH).

Utfällning innebär att partiklar av ett olösligt fast material bildas i lösningen, som faller till botten av behållaren som innehåller den.

Utseende av en koncentrerad lösning av CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Författare: PublicDomainPictures. Källa: Pixabay.

Den resulterande blandningen filtreras för att avlägsna det fasta Fe (OH) ₃ och den kvarvarande vätskan behandlades med etanol (C ₂ H ₅ OH), metanol (CH ₃ OH) eller svavelsyra för att fälla alla den Cu ²⁺ joner som CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

När etanol tillsätts till exempel finns det mindre vatten tillgängligt, så att jonerna Cu ²⁺ och SO ₄ ^2- är i lösning och tenderar att binda tillsammans. Det fungerar som en dehydrator. Ju mer etanol du lägger till, desto mer solid bildar den.

Det utfällda fasta ämnet kan omkristalliseras för rening. För att göra detta löses det i vatten vid en temperatur av 80-90 ° C och sedan kyls lösningen till 25-30 ° C. Pentahydratföreningen fälls ut igen och föroreningarna förblir i lösning.

tillämpningar

Det har ett brett utbud av kommersiella applikationer.

Inom jordbruket fungerar det som bekämpningsmedel, insektsmedel, herbicid, fungicid, bakteriedödande medel och jordadditiv. Vid veterinärterapier används det som anthelmintikum, fungicid och läkemedel (för att orsaka kräkningar).

Det används som ett blått eller grönt pigment i färgämnen och färgämnen, som en mordant vid färgning av tyger och metaller. Också som fototrycktoner och som reagens för att intensifiera negativa.

Det används i gruvverksamhet som ett flotationsreagens för utvinning av zink och bly. Det används för att producera andra kopparföreningar, det används i läderbrunning och för att bevara trä.

I djurfoder

Denna förening används i dieten hos grisar i mycket små mängder som en tillväxtpromotor, speciellt i efteravvänningsfasen. Mekanismen med vilken den har denna effekt är fortfarande okänd.

Vissa forskare hävdar att det minskar populationen av patogena eller skadliga bakterier i djurens tarmar och följaktligen gynnar deras tillväxt.

Med CuSO _{4 •} 5H ₂ O kan utvecklingen av avvunna smågrisar främjas. Författare: MabelAmber. Källa: Pixabay.

Andra forskare indikerar att det förbättrar hälsan i tarmarna hos dessa djur, men viss forskning visar att den intravenösa injektionen av koppar också förbättrar deras tillväxt.

Det har också använts för samma ändamål hos fjäderfä och har använts vid kopparbrist hos idisslare.

Vid syntes av nanopartiklar

Kopparsulfatpentahydrat har använts för att erhålla blandade nanopartiklar av koppar och koppar (I) oxid (Cu / Cu ₂ O).

Nanopartiklar är extremt små strukturer som endast kan ses genom ett elektronmikroskop.

Cu / cu ₂ O pulver i nanopartikelform används i katalys eller acceleration av kemiska reaktioner, i halvledare och i antimikrobiella material, bland andra tillämpningar.

I studier för skadedjursbekämpning

CuSO _{4 •} 5H ₂ O har använts i experiment för att utvärdera dess toxicitet gentemot sniglar av Pomacea canaliculata-arterna.

Dessa är blötdjur som är infödda i de tropiska regionerna i Sydamerika som bor i olika typer av ekosystem, från träsk och laguner till sjöar och floder.

De studeras på grund av att några värdiga mänskliga parasiter som Schistosoma mansoni (trematod som orsakar bilharziasjukdom). Sniglar kan också vara skadliga för jordbruksgrödor i översvämmade regioner.

Snäckskal Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Källa: Wikimedia Commons.

Ägg avsatta av sniglar på en vattenväxt. Dessa sniglar är ibland ett skadedjur som kan kontrolleras med CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, National Institute of Parasitic Diseases / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Källa: Wikimedia Commons.

Enligt de granskade studierna är vattenhaltiga lösningar av kopparsulfatpentahydrat extremt giftiga för dessa sniglar, så denna förening kan användas för att eliminera blötdjur från infekterade områden.

Enligt viss forskning beror detta på att snigeln inte har något behov av kopparjon, så bara kontakt med denna jon skulle räcka för att djurets död kan inträffa.

I elektriskt ledande tyger

Denna förening har använts för att erhålla textilmaterial med integrerade elsensorer. Denna typ av tyg har tillämpning i ellagringsenheter, trycksensorer, fotodetektorer och ljusemitterande skärmar.

För att få elektriskt ledande tyger är en halvsyntet vävd cellulosafiber belagd med "Lyocell" belagd med metall koppar. Beläggningen utförs på ett icke-elektrolytiskt sätt med utgångspunkt från en lösning av CuSO4 • 5H2O och andra kemiska hjälpföreningar.

Lyocellfiber. Denna typ av duk användes vid kopparpläteringstester. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Källa: Wikimedia Commons.

Det på detta sätt erhållna tyget kan överföra en elektrisk signal även under deformation eller sträckningsförhållanden medan den bibehåller hög konduktivitet.

Effekter på miljön

Såsom tidigare förklarats, CuSO _{4 •} 5H ₂ O, när den löses i vatten, genererar koppar (II) jon.

Även om koppar är nödvändigt i låga koncentrationer för levande organismernas cellulära aktiviteter, kan det i höga koncentrationer vara giftigt och till och med orsaka dödsfall.

Därför utgör förekomsten av nämnda jon i miljön en risk för djur och växter. I akvatiska ekosystem kan det bioackumuleras i levande varelser och i livsmedelskedjan och orsaka skador.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O kan vara skadligt för vattenmiljöer. Författare: JamesDeMers. Källa: Pixabay.

I vissa erfarenheter har det faktiskt visat sig att kontamineringen av vattenmiljöer med kopparsulfatpentahydrat gör att biomassan i vissa vattenplanter minskar.

Vilket innebär att växter växer mindre i närvaro av detta salt i höga koncentrationer.

referenser

1. Lide, DR (redaktör) (2003). CRC-handbok för kemi och fysik. 85: ^e CRC-tryck.
2. Kokes, H. et al. (2014). Upplösning av koppar och järn från malachitmalm och utfällning av kopparsulfatpentahydrat genom kemisk process. Engineering Science and Technology, International Journal. 2014; 17 (1): 39-44. Återställs från sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP och Peixoto, MN (2015). Biomassa reduktion av Salvinia molesta exponerades för kopparsulfat-pentahydrat ( CuSO ₄ 5H ₂ O). Pastor Ambient. Vatten 2015; 10 (3): 520-529. Återställs från doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). Flexibel textilstamsensor baserad på kopparbelagd cellulosatyg av Lyocell-typ. Polymerer 2019, 11, 784. Återställs från mdpi.com.
5. Pitelli, RA et al. (2008). Akut toxicitet av kopparsulfat och vattenhaltigt extrakt av torkade neemblad på sniglar (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Återställs från doaj.org.
6. Badawy, SM et al. (2015). Syntes, karaktärisering och katalytisk aktivitet av Cu / Cu20-nanopartiklar framställda i vattenhaltigt medium. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis. 2015; 10 (2): 169-174. Återställs från doaj.org.
7. Justel, FJ et al (2014). Lösligheter och fysikaliska egenskaper hos mättade lösningar i kopparsulfat + svavelsyra + havsvattensystem vid olika temperaturer. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2015; 32 (3): 629-635. Återställs från doaj.org.
8. Park, CS och Kim, BG (2016). In vitro Löslighet av koppar (II) sulfat och dikopperklorid trihydroxid för grisar. Asiatiska australas. J. Anim. Sci 2016; 29 (11): 1608-1615. Återställs från doaj.org.
9. US National Library of Medicine. (2019). Kopparsulfatpentahydrat. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalcanthite. Återställs från en.wikipedia.org.