KUPRASULFAATTIPENTAHYDRAATTI: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Kuparisulfaattipentahydraattia on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu elementtien kupari (Cu), rikkiä (S), happi (O) ja vedessä (H ₂ O). Se sisältää kupari (II) (Cu ²⁺) ja sulfaatti (SO ₄ ^2-) ioneja. Sen kemiallinen kaava on CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Luonnossa sitä esiintyy muodostavan mineraalikalsiitti tai kalsantiitti, jota kutsutaan myös kalklaasiksi tai kalssiitiksi. Se on sininen kiteinen kiinteä aine.

Kuparisulfaattipentahydraatin kide CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Tekijä: Überraschungsbilder. Lähde: Wikimedia Commons.

Sitä käytetään ravintolisänä joillekin eläimille, kuten märehtijöille, sioille ja siipikarjalle. Maataloudessa se toimii torjunta-aineena. Kaivostoiminnassa se mahdollistaa muiden metallien talteenoton.

Sinisen sävynsä ansiosta sitä käytetään kankaiden ja metallien väritykseen. Sitä on käytetty metallisen kuparin kerrostamiseksi selluloosakuituihin sähköä johtavien kankaiden saamiseksi. Sitä käytetään myös kuparin ja sen oksidien nanohiukkasten valmistukseen monissa sovelluksissa.

Korkeina pitoisuuksina se voi olla myrkyllistä eläimistölle ja kasvillisuudelle, ja tästä syystä sitä käytetään toisinaan tuholaisten (eläinten tai kasvien) poistamiseen vesiympäristöistä, kuten laguuneista ja luonnollisista lampista.

Rakenne

Tämän yhdisteen muodostavat elementti kupari sen hapetustilassa +2 ja sulfaatti-anioni. Jälkimmäisessä on rikkiatomi, jonka valenssi +6 on ympäröity neljällä happiatomilla, jokaisella valenssi -2. Tällä tavalla sulfaatti-ionilla on kaksi negatiivista varausta.

Sen rakenteessa on myös 5 vesimolekyyliä. Seuraavassa kuvassa voit nähdä kuinka eri atomit on järjestetty kiteeseen.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O.: n rakenne. Kirjoittaja: Smokefoot. Lähde: Wikimedia Commons.

Cu ²⁺ (oranssi pallot) on samanaikaisesti koordinoida 4 H ₂ O -molekyylejä (happi = punainen; vety = valkoinen) ja 2 happiatomia SO ₄ ^2- (rikki = keltainen). Kuviossa yksi H ₂ O -molekyylejä on ilmeinen vapaus mutta on osa kiderakenteen.

nimistö

Kalkantti mineraalit CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Tekijä: Archaeodontosaurus. Lähde: Wikimedia Commons.

• Kuprasulfaattipentahydraatti
• Kupari (II) riittää pentahydraattia
• Bluejack
• Sininen kivi (englannin sinisestä kivistä)
• Kalkaniitti, kalsiitti, kalklaasi tai kalslaasi

ominaisuudet

Fyysinen tila

Sininen kiteinen kiinteä aine.

Molekyylipaino

249,686 g / mol

Sulamispiste

Saatuaan 110 ºC, se hajoaa.

Tiheys

2286 g / cm ³

Liukoisuus

Veteen liukeneva: 22,0 g / 100 g vettä 25 ° C: ssa. Liukoinen metanoliin (CH ₃ OH). Niukkaliukoinen etanoliin (CH ₃ CH ₂ OH).

Kemiallisia ominaisuuksia

Kun tämä yhdiste joutuu kosketuksiin veden kanssa, se liukenee muodostaen ioneja Cu2 ⁺ ja SO ₄ ^2-. Sen liukoisuus veteen vähenee merkittävästi, jos vedessä on rikkihappoa.

H ₂ SO ₄ säädetään SO ₄ ² -ioneja ja sen läsnäolo synnyttää ”yhteinen ioni” vaikutus, koska tämä ioni on läsnä kuparisulfaattipentahydraattia. Liukeneminen voidaan ilmaista tällä tavalla:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (kiinteä aine) + vesi ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ² + + vesi

Näin ollen, jos SO ₄ ² rikkihapon on jo läsnä liuoksessa, tasapainoa siirtyy vasemmalle, eli kohti muodostumista kiinteän ja siten liukoisuus pienenee.

Saada

Yksi tapa saada kuparisulfaattipentahydraattia on liuottamalla mineraali malakiitti on rikkihapon vesiliuoksella (H ₂ SO ₄) kontrolloidussa lämpötilassa. Malakiitti sisältää Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃ yhdessä muiden epäpuhtauksien, kuten raudan kanssa.

Epäpuhdasta kupari (II) -liuosta käsitellään vetyperoksidilla (H ₂ O ₂) sen varmistamiseksi, että rauta (II) (Fe ²⁺)- epäpuhtaudet muuttuvat rautaksi (III) (Fe ³⁺). Jälkimmäinen saostetaan ferrihydroksidin (Fe (OH) ₃) muodossa käyttämällä natriumhydroksidia (NaOH).

Saostuminen tarkoittaa, että liukenemattoman kiinteän aineen hiukkasia muodostuu liuokseen, joka putoaa sitä sisältävän säiliön pohjalle.

Väkevöitetyn CuSO _{4 •} 5H ₂ O-liuoksen ulkonäkö. Tekijä: PublicDomainPictures. Lähde: Pixabay.

Saatu seos suodatetaan kiinteän aineen poistamiseksi Fe (OH) ₃ ja jäljellä oleva neste käsitellään etanolilla (C ₂ H ₅ OH), metanoli (CH ₃ OH) tai rikkihapon saostamiseksi kaikki Cu ^{2 +} ioneja, kuten CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Kun etanolia lisätään esimerkiksi on vähemmän vettä saatavilla siten, että ionit Cu ²⁺ ja SO ₄ ² ovat liuoksena ja pyrkivät sitoutumaan yhteen. Se toimii kuivana. Mitä enemmän etanolia lisäät, sitä kiinteämpää se on.

Saostunut kiinteä aine voidaan kiteyttää uudelleen puhdistusta varten. Tätä varten se liuotetaan veteen lämpötilassa 80-90 ° C ja sitten liuos jäähdytetään 25-30 ° C: seen. Pentahydraattiyhdiste saostuu uudelleen ja epäpuhtaudet jäävät liuokseen.

Sovellukset

Sillä on laaja valikoima kaupallisia sovelluksia.

Maataloudessa se toimii torjunta-aineena, hyönteismyrkkynä, rikkakasvien torjunta-aineena, sienitautien torjunta-aineena, torjunta-aineena ja maaperän lisäaineena. Eläinlääkinnällisissä terapioissa sitä käytetään antihelmintikumina, sienitautina ja oksenteluaineena (oksentelun aiheuttamiseksi).

Sitä käytetään sinisenä tai vihreänä pigmenttinä väriaineissa ja väriaineissa, peittausaineena kankaiden ja metallien värjäyksessä. Myös valokuvatulostuskasettina ja reagenssina negatiivien tehostamiseksi.

Sitä käytetään kaivostoiminnassa vaahdotusreagenssina sinkin ja lyijyn talteen ottamiseksi. Sitä käytetään muiden kupariyhdisteiden valmistukseen, sitä käytetään nahan parkitsemiseen ja puun säilyttämiseen.

Rehuissa

Tätä yhdistettä käytetään sikojen ruokavaliossa hyvin pieninä määrinä kasvunedistäjänä, etenkin vieroituksen jälkeisessä vaiheessa. Mekanismia, jolla sillä on tämä vaikutus, ei vielä tunneta.

Jotkut tutkijat väittävät, että se vähentää patogeenisten tai haitallisten bakteerien populaatiota eläinten suolistossa ja edistää siten niiden kasvua.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O, kehittäminen vieroitettujen porsaiden voidaan edistää. Kirjoittaja: MabelAmber. Lähde: Pixabay.

Muiden tutkijoiden mukaan se parantaa näiden eläinten suoliston terveyttä, mutta jotkut tutkimukset osoittavat, että kuparin suonensisäinen injektio parantaa myös niiden kasvua.

Sitä on käytetty myös samaan tarkoitukseen siipikarjassa, ja sitä on käytetty märehtijöiden kuparin puutteessa.

Nanohiukkasten synteesissä

Kuparisulfaattipentahydraattia on käytetty, jolloin saatiin seka-nanohiukkasten kupari ja kupari (I) oksidi (Cu / Cu ₂ O).

Nanohiukkaset ovat erittäin pieniä rakenteita, jotka voidaan nähdä vain elektronimikroskoopin avulla.

Cu / Cu ₂ O jauheen nanopartikkelimuodossa käytetään katalyysin tai kiihtyvyys kemiallisia reaktioita, puolijohteissa ja antimikrobisten aineiden, muiden sovellusten ohella.

Tuholaistorjuntaa koskevissa tutkimuksissa

CuSO _{4 •} 5H ₂ O: ta on käytetty kokeissa arvioimaan sen myrkyllisyys Pomacea canaliculata -lajien etanoille.

Ne ovat nisäkkäitä, jotka ovat kotoisin Etelä-Amerikan trooppisilta alueilta ja jotka asuvat erityyppisissä ekosysteemeissä suot ja laguunit järviin ja jokiin.

Niitä tutkitaan, koska jotkut isäntä-ihmisen loiset, kuten Schistosoma mansoni (bilmatozi-tautia aiheuttava trematodi). Etanat voivat myös olla haitallisia tulva-alueiden maatalouskasveille.

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

Munat, jotka etanat ovat tallettaneet vesikasvelle. Nämä etanat ovat joskus tuholaisia, joita voidaan torjua CuSO _{4 •} 5H ₂ O. O. Shan Lv: llä, Kansallinen parasiittisten sairauksien instituutti / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Lähde: Wikimedia Commons.

Tarkasteltujen tutkimusten mukaan kuparisulfaattipentahydraatin vesiliuokset ovat erittäin myrkyllisiä näille etanoille, joten tätä yhdistettä voidaan käyttää nilviäisen poistamiseen tartunnan saaneilta alueilta.

Joidenkin tutkimusten mukaan tämä johtuu siitä, että etanalla ei ole tarvetta kupari-ioneille, joten pelkkä kosketus tämän ionin kanssa riittää eläimen kuolemaan.

Sähköä johtavissa kankaissa

Tätä yhdistettä on käytetty tekstiilimateriaalien valmistukseen integroiduilla sähköantureilla. Tämän tyyppistä kangasta käytetään sähkön varastointilaitteissa, paineanturissa, valonilmaisimissa ja valoa säteilevissä näytöissä.

Sähköä johtavien kankaiden saamiseksi puolisynteettinen kudottu selluloosakuitu, nimeltään "Lyocell", päällystetään metallisella kuparilla. Pinnoitus suoritetaan ei-elektrolyyttisellä tavalla alkaen CuSO4 • 5H2O: n ja muiden kemiallisten apuaineiden liuoksesta.

Lyocell-kuitu. Tämän tyyppistä kangasta käytettiin kuparipinnoitustesteissä. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Tällä tavalla saatu kangas voi siirtää sähköisen signaalin jopa muodonmuutos- tai venytysolosuhteissa pitäen samalla yllä korkean johtavuuden.

Vaikutukset ympäristöön

Kuten aiemmin on selitetty, CuSO _{4 •} 5H ₂ O, kun liuotetaan veteen, muodostaa kupari (II) ioni.

Vaikka kupari on välttämätöntä pieninä pitoisuuksina elävien organismien solutoiminnoissa, korkeissa pitoisuuksissa se voi olla myrkyllinen ja jopa johtaa kuolemaan.

Siksi mainitun ionin läsnäolo ympäristössä muodostaa riskin eläimille ja kasveille. Vesiekosysteemeissä se voi kertyä elävissä olennoissa ja ravintoketjussa aiheuttaen vaurioita.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O voi olla haitallista vesiympäristölle. Kirjoittaja: JamesDeMers. Lähde: Pixabay.

Itse asiassa tietyissä kokemuksissa on havaittu, että vesiympäristöjen saastuminen kuparisulfaattipentahydraatilla aiheuttaa tiettyjen vesikasvien biomassan vähentymisen.

Mikä tarkoittaa, että kasvit kasvavat vähemmän tämän suolan läsnä ollessa suurina pitoisuuksina.

Viitteet

1. Lide, DR (toimittaja) (2003). CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja. 85 ^th CRC Press.
2. Kokes, H. et ai. (2014). Kuparin ja raudan liukeneminen malakiitimalmista ja kuparisulfaattipentahydraatin saostaminen kemiallisella menetelmällä. Engineering Science and Technology, kansainvälinen lehti. 2014; 17 (1): 39 - 44. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP ja Peixoto, MN (2015). Biomassan väheneminen kellusaniaiset molesta alttiina kuparisulfaattipentahydraattia (CuSO ₄.5H ₂ O). Rev. Ambient. Vesi 2015; 10 (3): 520-529. Palautettu doaj.org-sivustosta.
4. Root, W. et ai. (2019). Joustava tekstiilijänniteanturi, joka perustuu kuparipinnoitettuun lyocell-tyyppiseen selluloosakankaaseen. Polymers 2019, 11, 784. Palautettu osoitteesta mdpi.com.
5. Pitelli, RA et ai. (2008). Kuparisulfaatin ja kuivattujen neemlehtien vesipitoisen uutteen akuutti myrkyllisyys etanoissa (Pomacea canaliculata). Acta Sei. Biol. Sei. 2008; 30 (2): 179 - 184. Palautettu doaj.org-sivustosta.
6. Badawy, SM et ai. (2015). Vesipitoisessa väliaineessa valmistettujen Cu / Cu2O-nanohiukkasten synteesi, karakterisointi ja katalyyttinen aktiivisuus. Kemiallisten reaktioiden suunnittelu- ja katalyyttitiedote. 2015; 10 (2): 169 - 174. Palautettu doaj.org-sivustosta.
7. Justel, FJ et ai (2014). Kyllästettyjen liuosten liukoisuudet ja fysikaaliset ominaisuudet kuparisulfaatissa + rikkihapossa + merivesijärjestelmässä eri lämpötiloissa. Brasilian kemiantekniikan lehti. 2015; 32 (3): 629-635. Palautettu doaj.org-sivustosta.
8. Park, CS ja Kim, BG (2016). Kupari (II) sulfaatin ja dikopperikloriditrihydroksidin liukoisuus in vitro sioille. Aasian australialaiset. J. Anim. Sei. 2016; 29 (11): 1608-1615. Palautettu doaj.org-sivustosta.
9. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Kuprasulfaattipentahydraatti. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalcanthite. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.