KOBBERSULFATPENTAHYDRAT: STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK - KJEMI - 2025

Den kobbersulfat-pentahydrat er en uorganisk forbindelse som består av grunnstoffene kobber (Cu), svovel (S), oksygen (O) og vann (H ₂ O). Den inneholder kobber (II) (Cu ²⁺ ) og sulfat (SO ₄ ^2- ) ioner . Den kjemiske formelen er CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

I naturen er det funnet å danne mineralet chalcantite eller calcantite, også kalt chalclase eller calclasse. Det er et blått krystallinsk fast stoff.

Krystall av kobbersulfatpentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Forfatter: Überraschungsbilder. Kilde: Wikimedia Commons.

Det brukes som et kosttilskudd for noen dyr som drøvtyggere, griser og fjørfe. I landbruket fungerer det som et plantevernmiddel. I gruvevirksomhet tillater det å utvinne andre metaller.

På grunn av den blå fargen, brukes den til å fargelegge stoffer og metaller. Det har blitt brukt til å avsette metallisk kobber på cellulosefibre for å oppnå elektrisk ledende tekstiler. Det brukes også til å tilberede nanopartikler av kobber og dets oksider, med en rekke bruksområder.

I høye konsentrasjoner kan det være giftig for fauna og flora, av denne grunn blir det noen ganger brukt til å eliminere skadedyr (dyr eller planter) fra vannmiljøer som laguner og naturlige dammer.

Struktur

Denne forbindelsen dannes av elementet kobber i oksidasjonstilstanden +2 og sulfatanionen. Sistnevnte har et svovelatom med valens +6 omgitt av fire oksygenatomer, hver med valens -2. På denne måten har sulfationet to negative ladninger.

Det har også 5 vannmolekyler i strukturen. I figuren nedenfor kan du se hvordan de forskjellige atomene er ordnet i krystallen.

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

Cu ²⁺ (orange kuler) er koordinert samtidig med 4 molekyler H ₂ O (oksygen = rød, hydrogen = hvit) og med 2 oksygenatomer i SO ₄ ^2- (svovel = gul). I figuren er en av H- ₂ O -molekyler er i tydelig frihet, men er en del av den krystallinske struktur.

nomenklatur

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

• Kobbersulfatpentahydrat
• Kobber (II) lider av pentahydrat
• Bluejack
• Blå stein (fra engelsk blå stein)
• Chalcantite, calcantite, chalclase eller calclase

Egenskaper

Fysisk tilstand

Blått krystallinsk fast stoff.

Molekylær vekt

249,686 g / mol

Smeltepunkt

Når den når 110 ºC, brytes den ned.

tetthet

2,286 g / cm ³

løselighet

Løselig i vann: 22,0 g / 100 g vann ved 25 ° C. Oppløselig i metanol (CH ₃ OH). Svakt oppløselig i etanol (CH _3- CH _2- OH).

Kjemiske egenskaper

Når denne forbindelsen kommer i kontakt med vann, løses den opp og danner ionene Cu ²⁺ og SO ₄ ^2- . Løseligheten i vann avtar betydelig hvis svovelsyre er til stede i vannet.

H ₂ SO ₄ gir SO ₄ ^2- ioner, og dens nærvær genererer den "vanlige ion" -effekten, siden dette ionet er til stede i kobbersulfatpentahydrat. Oppløsning kan uttrykkes slik:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (fast stoff) + vann ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ^2- + vann

Derfor, hvis SO ₄ ^2- av svovelsyre allerede er til stede i oppløsning , forskyves likevekten til venstre, det vil si mot dannelsen av det faste stoffet, og dermed reduseres løseligheten.

Å skaffe

En av måtene for å oppnå kobbersulfatpentahydrat er ved oppløsning av mineralet malakitt i vandig svovelsyreoppløsning (H ₂ SO ₄ ) ved en kontrollert temperatur. Malakitt inneholder Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃ med andre urenheter, for eksempel jern.

Den urene kobber (II) løsning behandles med hydrogenperoksid (H ₂ O ₂ ) for å sikre at jern (II) (Fe ²⁺ ) forurensninger omdannes til jern (III) (Fe ³⁺ ). Sistnevnte blir utfelt i form av jernhydroksyd (Fe (OH) ₃ ) ved bruk av natriumhydroksyd (NaOH).

Utfelling betyr at partikler av et uoppløselig faststoff dannes i løsningen, som faller til bunnen av beholderen som inneholder den.

Utseende av en konsentrert løsning av CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Forfatter: PublicDomainPictures. Kilde: Pixabay.

Den resulterende blanding filtreres for å fjerne det faste stoffet Fe (OH) ₃ , og den gjenværende væsken blir behandlet med etanol (C ₂ H ₅ OH), metanol (CH ₃ OH) eller svovelsyre for å felle ut alle de Cu ²⁺ ioner så av CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Når etanol tilsettes, er det for eksempel mindre vann tilgjengelig, slik at ionene Cu ²⁺ og SO ₄ ^2- er i løsning og har en tendens til å binde seg sammen. Det fungerer som en dehydrator. Jo mer etanol du tilfører, jo mer solid danner den.

Det utfelte faste stoffet kan omkrystalliseres for rensing. For å gjøre dette blir den oppløst i vann ved en temperatur på 80-90 ° C og deretter avkjølt løsningen til 25-30 ° C. Pentahydratforbindelsen utfeller igjen og urenhetene forblir i oppløsning.

applikasjoner

Den har et bredt spekter av kommersielle applikasjoner.

I landbruket fungerer det som et plantevernmiddel, insektmiddel, ugressmiddel, soppmiddel, bakteriedrepende middel og jordtilsetningsstoff. I veterinærterapier brukes det som anthelmintikum, soppdrepende middel og som legemiddel (for å forårsake oppkast).

Det brukes som et blått eller grønt pigment i fargestoffer og fargestoffer, som en overordnet fargelegging av stoffer og metaller. Også som fotoutskrifttoner og som reagens for å intensivere negativer.

Det brukes i gruvedrift som et flotasjonsreagens for utvinning av sink og bly. Det brukes til å produsere andre kobberforbindelser, det brukes i tanning av lær og for å bevare tre.

I dyrefôr

Denne forbindelsen brukes i kostholdet til griser i veldig små mengder som en vekstfremmende middel, spesielt i etteravvenningsfasen. Mekanismen som den har denne effekten er fremdeles ukjent.

Noen forskere hevder at det reduserer bestanden av sykdomsfremkallende eller skadelige bakterier i tarmen til dyr og følgelig favoriserer deres vekst.

Med CuSO _{4 •} 5H ₂ O, kan utviklingen av avvent smågris fremmes. Forfatter: MabelAmber. Kilde: Pixabay.

Andre forskere indikerer at det forbedrer helsen til tarmen til disse dyrene, men noen undersøkelser indikerer at den intravenøse injeksjonen av kobber også forbedrer veksten av dem.

Det har også blitt brukt til samme formål hos fjærkre, og har blitt brukt i kobbermangel hos drøvtyggere.

I syntese av nanopartikler

Kobbersulfat-pentahydrat har blitt brukt for å oppnå blandede nanopartikler av kobber og kobber (I) oksyd (Cu / Cu ₂ O).

Nanopartikler er ekstremt små strukturer som bare kan sees gjennom et elektronmikroskop.

Cu / Cu ₂ O -pulver i nanopartikkelform anvendes i katalyse eller akselerasjon av kjemiske reaksjoner, i halvledere og i antimikrobielle materialer, blant andre anvendelser.

I studier for skadedyrbekjempelse

CuSO _{4 •} 5H ₂ O har blitt brukt i eksperimenter for å evaluere toksisiteten til snegler av Pomacea canaliculata-artene.

Dette er bløtdyr hjemmehørende i de tropiske regionene i Sør-Amerika som bor i forskjellige typer økosystemer, fra sumper og laguner til innsjøer og elver.

De blir studert fordi noen vert menneskelige parasitter som Schistosoma mansoni (trematode som forårsaker bilharziasykdom). Snegler kan også være skadelige for jordbruksavlinger i oversvømte regioner.

Skjell av sneglene Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Egg avsatt av snegler på en vannplante. Disse sneglene er noen ganger et skadedyr som kan kontrolleres med CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, National Institute of Parasitic Diseases / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Kilde: Wikimedia Commons.

I følge undersøkte studier er vandige oppløsninger av kobbersulfatpentahydrat ekstremt giftige for disse sneglene, så denne forbindelsen kan brukes til å eliminere bløtdyr fra infiserte områder.

I følge noen undersøkelser skyldes dette at sneglen ikke har behov for kobberion, så bare kontakt med dette ionet vil være nok til at dyrets død kan oppstå.

I elektrisk ledende stoffer

Denne forbindelsen har blitt brukt til å skaffe tekstilmaterialer med integrerte elsensorer. Denne typen stoff brukes i lagringsenheter for elektrisitet, trykksensorer, fotodetektorer og lysemitterende skjermer.

For å få elektrisk ledende stoffer er en halvsyntetisk vevd cellulosefiber kalt "Lyocell" belagt med metallisk kobber. Belegget utføres på en ikke-elektrolytisk måte med utgangspunkt i en løsning av CuSO4 • 5H2O og andre hjelpekjemiske forbindelser.

Lyocellfiber. Denne typen klut ble brukt i tester av kobberplatering. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Stoffet oppnådd på denne måten kan overføre et elektrisk signal selv under deformasjoner eller strekkforhold mens den opprettholder høy ledningsevne.

Effekter på miljøet

Som tidligere forklart genererer CuSO _{4 •} 5H ₂ O, når det er oppløst i vann, kobber (II) ionet.

Selv om kobber er viktig i lave konsentrasjoner for de cellulære aktivitetene til levende organismer, kan det i høye konsentrasjoner være giftig og til og med forårsake død.

Derfor utgjør nærværet av nevnte ion i miljøet en risiko for dyr og planter. I akvatiske økosystemer kan det bioakkumuleres i levende vesener og i næringskjeden og forårsake skade.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O kan være skadelig for vannmiljøer. Forfatter: JamesDeMers. Kilde: Pixabay.

I visse erfaringer har det faktisk vist seg at forurensningen av vannmiljøer med kobbersulfatpentahydrat fører til at biomassen til visse vannplanter reduseres.

Noe som betyr at planter vokser mindre i nærvær av dette saltet i høye konsentrasjoner.

referanser

1. Lide, DR (redaktør) (2003). CRC Håndbok for kjemi og fysikk. 85 ^th CRC Press.
2. Kokes, H. et al. (2014). Oppløsning av kobber og jern fra malakittmalm og utfelling av kobbersulfatpentahydrat ved kjemisk prosess. Ingeniørvitenskap og teknologi, et internasjonalt tidsskrift. 2014; 17 (1): 39-44. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP og Peixoto, MN (2015). Biomasse reduksjon av Salvinia molesta utsatt for kobbersulfat-pentahydrat ( CUSO ₄ .5H ₂ O). Pastor Ambient. Vann 2015; 10 (3): 520-529. Gjenopprettet fra doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). Fleksibel tekstil belastningssensor basert på kobberbelagt cellulosestoff av Lyocell-type. Polymerer 2019, 11, 784. Gjenopprettet fra mdpi.com.
5. Pitelli, RA et al. (2008). Akutt toksisitet av kobbersulfat og vandig ekstrakt av tørkede neemblader på snegler (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Gjenopprettet fra doaj.org.
6. Badawy, SM et al. (2015). Syntese, karakterisering og katalytisk aktivitet av Cu / Cu20-nanopartikler fremstilt i vandig medium. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis. 2015; 10 (2): 169-174. Gjenopprettet fra doaj.org.
7. Justel, FJ et al (2014). Løseligheter og fysiske egenskaper av mettede løsninger i kobbersulfat + svovelsyre + sjøvannsystem ved forskjellige temperaturer. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2015; 32 (3): 629-635. Gjenopprettet fra doaj.org.
8. Park, CS og Kim, BG (2016). In vitro Løselighet av kobber (II) sulfat og dikopperklorid trihydroksid for griser. Asiatiske australier. J. Anim. Sci. 2016; 29 (11): 1608-1615. Gjenopprettet fra doaj.org.
9. US National Library of Medicine. (2019). Kobbersulfatpentahydrat. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalcanthite. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.