KUPRASULFAATTI (CUSO4): RAKENNE, OMINAISUUDET, SAAMINEN, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Kuparisulfaattia on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu elementtien kupari (Cu), rikkiä (S) ja happi (O). Sen kemiallinen kaava on CuSO ₄. Kupari on hapetustilassa +2, rikki +6 ja hapen valenssi on -2.

Se on valkoinen kiinteä aine, josta altistuneena ympäristön kosteudelle tulee sininen pentahydraatti CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Valkoinen kiinteä aine saadaan kuumentamalla sinistä veden poistamiseksi.

Vedetön kuparisulfaatti (CuSO ₄) (ilman vettä sen kiteisessä rakenteessa). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Sitä on käytetty antibakteerisena aineena vuosisatojen ajan ihmisten ja eläinten haavojen parantamiseksi. Se toimii myös sienitautien, supistavina, ripulia torjuvina ja eläinten suolistotauteina. Sitä käytetään myös sienien torjunta-aineena kasveissa.

Osa sen käytöstä on kuitenkin lopetettu, koska sen ylimäärä voi olla myrkyllinen ihmisille, eläimille ja kasveille. Pitoisuusalue, jolla sitä voidaan käyttää, on kapea ja riippuu lajista.

Sitä käytetään katalysaattorina kemiallisissa reaktioissa ja kuivausaineena liuottimille. Se mahdollistaa joidenkin polymeerien kestävyyden ja joustavuuden parantamisen.

Liialliset määrät tätä yhdistettä voivat olla haitallisia maaperässä, koska se on myrkyllistä kasveille hyödyllisille mikro-organismeille.

Rakenne

Kuparisulfaatti koostuu kupari-ionista (Cu ²⁺) ja sulfaatti-ionista (SO ₄ ²).

Kupari (II) sulfaatin ioninen rakenne. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Kahden elektronin menetyksen vuoksi kupari (II) -ionilla on seuraava elektroninen konformaatio:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Voidaan nähdä, että siinä on epätäydellinen 3D- kiertorata (siinä on 9 elektronia 10 sijasta).

nimistö

• Vedetön kuparisulfaatti
• Kupari (II) sulfaatti
• Kuprasulfaatti

ominaisuudet

Fyysinen tila

Valkoinen tai vihertävänvalkoinen kiinteä aine kiteinä.

Molekyylipaino

159,61 g / mol

Sulamispiste

560 ° C: ssa se hajoaa.

Tiheys

3,60 g / cm ³

Liukoisuus

22 g / 100 g vettä 25 ° C: ssa. Liukenematon etanoliin.

Kemiallisia ominaisuuksia

Kun se altistetaan kosteuden alle 30 ° C: ssa, se tulee pentahydraatti yhdistettä CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Sen vesiliuokset ovat sinisiä heksaakokopperi (II) ²⁺ -ionin muodostumisen johdosta, joka tuottaa mainitun värin. Tässä ionissa kaksi vesimolekyyleistä on kauempana metalliatomista kuin muut neljä.

Heksaakokopperi (II) ²⁺ -ionin muodonmuutos. Benjah-bmm27 / Julkinen verkkotunnus. Lähde: Wikimedia Commons.

Tämä johtuu siitä, että niin kutsuttu Jahn-Teller vaikutus, joka ennustaa, että tämän tyyppinen järjestelmä kokea vääristymä siitä, että Cu ²⁺ on elektroninen rakenne, joka päättyy d ⁹, joka on epätäydellinen kiertoradalla (se olisi täydellinen, jos olisi d ¹⁰).

Jos ammoniakkia (NH ₃) lisätään näihin ratkaisuihin, komplekseja muodostuu, jossa NH ₃ peräkkäin syrjäyttää vesimolekyylejä. Ne on muodostettu esimerkiksi ²⁺ - ²⁺.

Kuumennettaessa CuSO ₄ hajoavaksi, se vapauttaa myrkyllisiä kaasuja ja muuttuu kuparioksidiksi CuO.

Saada

Vedetöntä kuparisulfaattia voidaan saada pentahydraattiyhdisteen dehydraatiolla kokonaan, mikä saadaan aikaan kuumentamalla sitä, kunnes vesimolekyylit haihtuvat.

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

Pentahydratun yhdiste on sininen, joten kun kidevesi häviää, valkoinen vedetön CuSO ₄ saadaan.

Sovellukset

Jotkut sen käytöstä ovat päällekkäisiä pentahydraattiyhdisteen kanssa. Toiset ovat spesifisiä vedettömälle aineelle.

Antibakteerisena aineena

Sillä on potentiaalia mikrobilääkkeinä. Sitä on käytetty tuhansia vuosia, myös Etelä- ja Keski-Amerikan kulttuureissa, haavainfektioiden estämiseksi harsolla, joka on kastettu tämän yhdisteen liuokseen.

On arvioitu, että niiden antibakteerisen vaikutuksen mekanismissa Cu ²⁺ -ionit muodostavat kelaatteja entsyymien kanssa, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä bakteerien solutoiminnoille, deaktivoimalla ne. Ne myös indusoivat hydroksyyliradikaalien OH • muodostumista, jotka vahingoittavat bakteerien kalvoja ja niiden DNA: ta.

CuSO ₄ voi toimia joitain taudinaiheuttajia vastaan. Kirjoittaja: Gerd Altmann. Lähde: Pixabay.

Äskettäin on raportoitu, että CuSO _{4: n} jäämät voivat lisätä polyfenoleihin rikasten luonnollisten tuotteiden, kuten granaattiomenauutteiden ja tietyn tyyppisten teekasvien infuusioiden, antimikrobista aktiivisuutta.

Eläinlääketieteellisissä sovelluksissa

Sitä käytetään antiseptisenä ja supistavana aineena limakalvoille sekä sidekalvontulehduksen ja ulkoisen otiitin hoitoon. Sitä käytetään terapeuttisten tai profylaktisten kylpyjen suorittamiseen naudan, lampaan ja muiden nisäkkäiden jalkojen mätänemisen välttämiseksi.

CuSO _{4: n} vesiliuoksia käytetään karjan sorkkien parantamiseen. Tekijät: Ingrid und Stefan Melichar. Lähde: Pixabay.

Se toimii syövyttävänä aineena naudan raajojen nekroottisille massoille, stomatiitin haavaumille ja näiden rakeiselle kudokselle. Sitä käytetään sienitautien torjunta-aineena silsamaton ja ihon sieni-sairauksien hoidossa.

Sitä käytetään myös oksennusaineena (oksennuttajana) sioilla, koirilla ja kissoilla; ripulin vastaisena supistavana aineena vasikoille ja siipikarjan suolimonimonian ja kalkkunoiden trichomoniasin torjumiseksi.

Lisäaineena rehuissa

Kuprasulfaattia on käytetty lisäaineena hyvin pieninä määrinä nautakarjojen, sikojen ja siipikarjan ruokintaan. Sitä käytetään märehtijöiden kuparin puutteen hoitoon. Sikojen ja siipikarjan kohdalla sitä käytetään kasvunvaimentimena.

Kupari on tunnistettu välttämättömäksi nisäkkäiden hemoglobiinin biosynteesissä, sydän- ja verisuonten rakenteessa, luukollageenisynteesissä, entsyymijärjestelmissä ja lisääntymisessä.

Kuten edellisessä osassa mainittiin, sitä voidaan antaa myös taudin torjunnan lääkityksenä. Lisäravinteen ja / tai lääkityksen tasoa on kuitenkin seurattava tarkoin.

Ylimääräinen kuparisulfaatti voi vaikuttaa ruokavalioon siipikarjaan ja niiden muniin. Kirjoittaja: Pexels. Lähde: Pixabay.

Tietystä määrästä, joka riippuu kustakin lajista, kasvua voi vähentyä, ruokahalun ja painon menetyksiä, tiettyjä elimiä vaurioittaa ja jopa eläimiä kuolla.

Esimerkiksi kanoissa lisäys 0,2% tai enemmän vähentää niiden ruuan saantia, mistä seuraa painohäviöitä, munien tuotannon ja munien kuorien paksuuden laskua.

Maatalouden sovelluksissa

Luomuviljelmäjärjestelmissä ei ole sallittua käyttää synteettisiä sienitautien torjunta-aineita, hyväksytään vain kupariin ja rikkiin perustuvat tuotteet, kuten kuparisulfaatti.

Esimerkiksi, tietyt omenakasveja hyökkäävät sienet, kuten Venturia inaequalis, tapetaan tällä yhdisteellä. Cu2 ⁺ -ionien uskotaan kykenevän pääsemään sieni-itiöön, denaturoimaan proteiineja ja estämään erilaisia ​​entsyymejä.

Kuprasulfaattia käytetään taistelemaan joitakin sieniä vastaan, jotka hyökkäävät omenoita vastaan. Algirdas osoitteessa lt.wikipedia / Public domain. Lähde: Wikimedia Commons.

Kuparin merkitys kasveissa

Kuparielementti on tärkeä kasvien fysiologisissa prosesseissa, kuten fotosynteesissä, hengityksessä ja antioksidanttien torjunnassa. Sekä tämän elementin vajaus että sen ylimäärä tuottavat reaktiivisia happilajeja, jotka ovat haitallisia niiden molekyyleille ja rakenteille.

Kuparipitoisuuksien alue kasvien optimaalista kasvua ja kehitystä varten on hyvin kapea.

Haitalliset vaikutukset maatalouteen

Kun tätä tuotetta käytetään liikaa maataloustoiminnassa, se voi olla fytotoksinen, aiheuttaa hedelmien ennenaikaista kehittymistä ja muuttaa niiden väriä.

Lisäksi kupari kertyy maaperään ja on myrkyllistä mikro-organismeille ja lieroille. Tämä on ristiriidassa luonnonmukaisen maatalouden käsitteen kanssa.

Vaikka CuSO _{4: tä} käytetään luonnonmukaisessa maataloudessa, se voi olla haitallista lieroille. Kirjoittaja: Patricia Maine Degrave. Lähde: Pixabay.

Kemiallisten reaktioiden katalysoinnissa

Vedetön CuSO ₄ toimii katalyyttinä eri reaktioissa orgaanisten karbonyyliyhdisteiden kanssa diolien tai niiden epoksidit, jotka muodostavat dioksolaanit tai asetonidit. Tämän yhdisteen ansiosta reaktiot voidaan suorittaa leutoissa olosuhteissa.

Esimerkiksi reaktio, jossa vedettömässä CuSO ₄ toimii katalysaattorina. Kirjoittaja: Marilú Stea.

On myös raportoitu, että sen katalyyttinen vaikutus mahdollistaa dehydratoida sekundaariset, tertiääriset, bentsyyli- ja allyylialkoholit vastaaviksi olefiineiksi. Reaktio suoritetaan hyvin yksinkertaisesti.

Puhdasta alkoholia kuumennetaan yhdessä vedettömän CuSO ₄ lämpötilassa 100-160 ° C ajan, joka on 0,5-1,5 tuntia. Tämä johtaa alkoholin dehydratointiin ja olefiini tislataan puhtaana reaktioseoksesta.

Alkoholin dehydratointi vedettömällä kupari (II) sulfaatilla. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Kuivatusaineena

Tätä yhdistettä käytetään kemian laboratorioissa kuivatusaineena. Sitä käytetään orgaanisten nesteiden, kuten liuottimien, kuivattamiseen. Se absorboi vettä muodostaen pentahydraatti yhdistettä CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Kun valkoinen vedetön CuSO ₄ imee vettä, se muuttuu siniseksi pentahydraattiyhdisteeksi CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Parantaa polymeerejä

Vedetöntä CuSO _{4: tä} on käytetty parantamaan tiettyjen polymeerien ominaisuuksia samalla kun ne ovat olleet kierrätettäviä.

Esimerkiksi yhdisteen hiukkaset asetonissa on sekoitettu akryylinitriili-butadieenikumin kanssa erityisessä myllyssä, yrittäen tehdä CuSO _4- hiukkasista erittäin pieniä.

Kuprasulfaatti parantaa polymeerin sitoutumispisteitä muodostaen seoksen, jolla on korkea lujuus, kovuus ja yllättävä joustavuus.

Lopetetut terapeuttiset sovellukset

Aikaisemmin kuparisulfaattiliuoksia käytettiin mahalaukun huuhteluun, kun joku kärsi valkoisesta fosforimyrkytyksestä. Liuosta sekoitettiin kuitenkin nopeasti kuparimyrkytysten välttämiseksi.

Tämän yhdisteen liuoksia käytettiin myös muiden aineiden ohella paikallisiin sovellutuksiin fosforipitoisissa ihopaloissa.

Joskus he tarjoilivat tietyissä lasten ravinnollisen anemiamuodoissa ja kuparivajeessa potilailla, jotka saivat parenteraalista ravintoa, ts. Ihmisillä, jotka eivät pysty ruokkimaan itseään suun kautta.

Tietyt ekseema-, impetiigo- ja intertrigo-voiteet sisälsivät CuSO _{4: tä}. Liuoksia käytettiin supistavana aineena silmäinfektioissa. Joskus kiteet levitettiin suoraan palovammoihin tai haavaumiin.

Kaikkia näitä sovelluksia ei enää suoriteta johtuen myrkyllisyydestä, jonka tämän yhdisteen ylimäärä voi aiheuttaa.

Viitteet

1. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Kuparisulfaatti. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (toimittaja) (2003). CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. et ai. (2006). In vitro -tutkimus kuparihydroksidin ja kuparisulfaatin infektioiden jälkeisistä vaikutuksista Venturia inaequalis -konidiaa vastaan. J. Agric. Food Chem., 2006, 54, 893-899. Palautettu osoitteesta link.springer.com.
4. Holloway, AC et ai. (2011). Koko ja fraktioidun valkoisen teen antimikrobisten vaikutusten lisääminen lisäämällä kupari (II) sulfaattia ja C-vitamiinia Staphylococcus aureus -bakteeria vastaan; mekanistinen lähestymistapa. BMC-täydennysosa Altern Med 11, 115 (2011). Palautettu osoitteesta bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et ai. (2018). Arabidopsis thaliana korkea-affiniteetin COPT-kuljettajien kuparin imeytymismekanismi. Protoplasm 256, 161 - 170 (2019). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Kuparisulfaatin vaikutus munantuotantoon ja kuoren paksuuteen. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Haettu osoitteesta acade.oup.com.
7. Hanzlik, RP ja Leinwetter, M. (1978). Vedetöntä kuparisulfaattia katalysoivien epoksidien ja karbonyyliyhdisteiden reaktiot. J. Org. Chem., Osa.43, nro 3, 1978. Palautettu osoitteesta pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et ai. (1979). Kuparivaatimus vauva-sioille ruokituissa puhdistetuissa ruokavalioissa. The Journal of Nutrition, osa 109, numero 6, kesäkuu 1979, sivut 939-948. Palautettu osoitteesta acade.oup.com.
9. Hoffman, RV et ai. (1979). Vedetön kupari (II) sulfaatti: Tehokas katalyytti alkoholien nestefaasikuivaukselle. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Palautettu pubs.acs.org-sivustosta.
10. Shao, C. et ai. (2018). Parannettu vetyslujuus akryylinitriili-butadieenikumi / vedettömästä kuparisulfaatti-komposiiteista, jotka on valmistettu ristisilloituksella. Polym. Sonni. 76, 1435-1452 (2019). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
11. Betts, JW et ai. (2018). Uudet antibakteerit: Vaihtoehdot perinteisille antibiootteille. Kupari. Mikrobifysiologian edistysaskeleena. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
13. Google-sivustot. Tee vedettömästä kuparisulfaatista. Teoksessa Paradox Home Chemistry. Palautettu sivustoilta.google.com.