- Struktur
- Nomenklatur
- Eigenschaften
- Körperlicher Status
- Molekulargewicht
- Schmelzpunkt
- Dichte
- Löslichkeit
- Chemische Eigenschaften
- Erhalten
- Anwendungen
- In Tierfutter
- Bei der Synthese von Nanopartikeln
- In Studien zur Schädlingsbekämpfung
- In elektrisch leitenden Geweben
- Auswirkungen auf die Umwelt
- Verweise
Das Kupfersulfatpentahydrat ist eine anorganische Verbindung, die aus den Elementen Kupfer (Cu), Schwefel (S), Sauerstoff (O) und Wasser (H 2 O) besteht. Es enthält Kupfer (II) (Cu 2+ ) und Sulfationen (SO 4 2- ). Seine chemische Formel lautet CuSO 4 · 5H 2 O.
In der Natur bildet es das Mineral Chalcantit oder Calcantit, auch Chalclase oder Calclasse genannt. Es ist ein blauer kristalliner Feststoff.
Kupfersulfatpentahydratkristall CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Orientungsbilder. Quelle: Wikimedia Commons.
Es wird als Nahrungsergänzungsmittel für einige Tiere wie Wiederkäuer, Schweine und Geflügel verwendet. In der Landwirtschaft dient es als Pestizid. Im Bergbau können andere Metalle gewonnen werden.
Aufgrund seines blauen Farbtons wird es zum Färben von Stoffen und Metallen verwendet. Es wurde verwendet, um metallisches Kupfer auf Cellulosefasern abzuscheiden, um elektrisch leitende Gewebe zu erhalten. Es wird auch zur Herstellung von Nanopartikeln aus Kupfer und seinen Oxiden mit einer Vielzahl von Anwendungen verwendet.
In hohen Konzentrationen kann es für Fauna und Flora giftig sein. Aus diesem Grund wird es manchmal verwendet, um Schädlinge (Tiere oder Pflanzen) aus Gewässern wie Lagunen und natürlichen Teichen zu entfernen.
Struktur
Diese Verbindung wird durch das Element Kupfer in seiner Oxidationsstufe +2 und das Sulfatanion gebildet. Letzteres hat ein Schwefelatom mit der Wertigkeit +6, umgeben von vier Sauerstoffatomen mit der Wertigkeit -2. Auf diese Weise hat das Sulfation zwei negative Ladungen.
Es hat auch 5 Wassermoleküle in seiner Struktur. In der folgenden Abbildung sehen Sie, wie die verschiedenen Atome im Kristall angeordnet sind.
Struktur von CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Smokefoot. Quelle: Wikimedia Commons.
Cu 2+ (orangefarbene Kugeln) wird gleichzeitig mit 4 H 2 O- Molekülen (Sauerstoff = rot; Wasserstoff = weiß) und mit 2 Sauerstoffatomen von SO 4 2- (Schwefel = gelb) koordiniert . In der Figur befindet sich eines der H 2 O- Moleküle in scheinbarer Freiheit, ist jedoch Teil der Kristallstruktur.
Nomenklatur
Chalkantitmineral CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Archaeodontosaurus. Quelle: Wikimedia Commons.
- Kupfersulfat-Pentahydrat
- Kupfer (II) genügt Pentahydrat
- Bluejack
- Blauer Stein (aus englischem blauen Stein)
- Chalcantit, Calcantit, Chalclase oder Calclase
Eigenschaften
Körperlicher Status
Blauer kristalliner Feststoff.
Molekulargewicht
249,686 g / mol
Schmelzpunkt
Bei Erreichen von 110 ºC zersetzt es sich.
Dichte
2,286 g / cm 3
Löslichkeit
Wasserlöslich: 22,0 g / 100 g Wasser bei 25 ° C. Löslich in Methanol (CH 3 OH). In Ethanol (CH 3 CH 2 OH) schwer löslich .
Chemische Eigenschaften
Diese Verbindung löst sich beim Kontakt mit Wasser unter Bildung der Ionen Cu 2+ und SO 4 2- auf . Seine Wasserlöslichkeit nimmt erheblich ab, wenn Schwefelsäure im Wasser vorhanden ist.
H 2 SO 4 liefert SO 4 2 -Ionen und seine Anwesenheit erzeugt den "Common Ion" -Effekt, da dieses Ion in Kupfersulfatpentahydrat vorhanden ist. Die Auflösung kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
CuSO 4 · 5H 2 O (fest) + Wasser ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + Wasser
Wenn daher das SO 4 2- von Schwefelsäure bereits in Lösung vorliegt , verschiebt sich das Gleichgewicht nach links, dh in Richtung der Bildung des Feststoffs, und somit nimmt die Löslichkeit ab.
Erhalten
Eine Möglichkeit, Kupfersulfatpentahydrat zu erhalten, besteht darin, das Mineral Malachit in wässriger Schwefelsäurelösung (H 2 SO 4 ) bei kontrollierter Temperatur zu lösen . Malachit enthält Cu 2 (OH) 2 CO 3 mit anderen Verunreinigungen wie Eisen.
Die unreine Kupfer (II) -Lösung wird mit Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) behandelt, um sicherzustellen, dass die Eisen (II) (Fe 2+ ) -Verunreinigungen in Eisen (III) (Fe 3+ ) umgewandelt werden. Letzteres wird in Form von Eisenhydroxid (Fe (OH) 3 ) unter Verwendung von Natriumhydroxid (NaOH) ausgefällt.
Ausfällen bedeutet, dass sich in der Lösung Partikel eines unlöslichen Feststoffs bilden, der auf den Boden des Behälters fällt, in dem er sich befindet.
Aussehen einer konzentrierten Lösung von CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: PublicDomainPictures. Quelle: Pixabay.
Die resultierende Mischung wird filtriert, um das feste Fe (OH) 3 zu entfernen, und die verbleibende Flüssigkeit wird mit Ethanol (C 2 H 5 OH), Methanol (CH 3 OH) oder Schwefelsäure behandelt, um alle Cu 2+ -Ionen als auszufällen von CuSO 4 · 5H 2 O.
Wenn zum Beispiel Ethanol zugesetzt wird, steht weniger Wasser zur Verfügung, so dass die Ionen Cu 2+ und SO 4 2- in Lösung sind und dazu neigen, sich zu binden. Es wirkt als Dehydrator. Je mehr Ethanol Sie hinzufügen, desto fester bildet es sich.
Der ausgefallene Feststoff kann zur Reinigung umkristallisiert werden. Dazu wird es bei einer Temperatur von 80-90 ° C in Wasser gelöst und anschließend auf 25-30 ° C abgekühlt. Die Pentahydratverbindung fällt wieder aus und die Verunreinigungen bleiben in Lösung.
Anwendungen
Es hat eine breite Palette von kommerziellen Anwendungen.
In der Landwirtschaft dient es als Pestizid, Insektizid, Herbizid, Fungizid, Germizid und Bodenzusatz. In veterinärmedizinischen Therapien wird es als Anthelminthikum, Fungizid und Brechmittel (um Erbrechen zu verursachen) verwendet.
Es wird als blaues oder grünes Pigment in Farbstoffen und Farbstoffen sowie als Beizmittel bei der Färbung von Stoffen und Metallen verwendet. Auch als Fotodrucktoner und als Reagenz zur Intensivierung von Negativen.
Es wird im Bergbau als Flotationsreagenz zur Rückgewinnung von Zink und Blei eingesetzt. Es wird zur Herstellung anderer Kupferverbindungen, zur Gerbung von Leder und zur Konservierung von Holz verwendet.
In Tierfutter
Diese Verbindung wird in der Ernährung von Schweinen in sehr geringen Mengen als Wachstumsförderer verwendet, insbesondere in der Phase nach dem Absetzen. Der Mechanismus, durch den es diesen Effekt hat, ist noch unbekannt.
Einige Forscher behaupten, dass es die Population pathogener oder schädlicher Bakterien im Darm von Tieren reduziert und folglich deren Wachstum begünstigt.
Mit CuSO 4 • 5H 2 O kann die Entwicklung entwöhnter Ferkel gefördert werden. Verfasser: MabelAmber. Quelle: Pixabay.
Andere Wissenschaftler weisen darauf hin, dass es die Gesundheit des Darms dieser Tiere verbessert, aber einige Untersuchungen zeigen, dass die intravenöse Injektion von Kupfer auch deren Wachstum verbessert.
Es wurde auch für den gleichen Zweck bei Geflügel und bei Kupfermangel bei Wiederkäuern verwendet.
Bei der Synthese von Nanopartikeln
Kupfersulfatpentahydrat wurde verwendet, um gemischte Nanopartikel aus Kupfer und Kupfer (I) oxid (Cu / Cu 2 O) zu erhalten.
Nanopartikel sind extrem kleine Strukturen, die nur durch ein Elektronenmikroskop sichtbar sind.
Cu / Cu 2 O- Pulver in nanopartikulärer Form wird unter anderem zur Katalyse oder Beschleunigung chemischer Reaktionen, in Halbleitern und in antimikrobiellen Materialien verwendet.
In Studien zur Schädlingsbekämpfung
CuSO 4 · 5H 2 O wurde in Experimenten verwendet, um seine Toxizität gegenüber Schnecken der Pomacea canaliculata-Spezies zu bewerten.
Dies sind Mollusken, die in den tropischen Regionen Südamerikas beheimatet sind und verschiedene Arten von Ökosystemen bewohnen, von Sümpfen und Lagunen bis hin zu Seen und Flüssen.
Sie werden untersucht, weil einige menschliche Wirtsparasiten wie Schistosoma mansoni (Trematode, die die Bilharziose verursacht). Schnecken können auch in überfluteten Regionen schädlich für landwirtschaftliche Nutzpflanzen sein.
Schalen der Schnecken Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.
Von Schnecken abgelegte Eier auf einer Wasserpflanze. Diese Schnecken sind manchmal ein Schädling, der mit CuSO 4 · 5H 2 O bekämpft werden kann. Shan Lv, Nationales Institut für Parasitäre Krankheiten / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Quelle: Wikimedia Commons.
Den untersuchten Studien zufolge sind wässrige Lösungen von Kupfersulfatpentahydrat für diese Schnecken äußerst toxisch, so dass diese Verbindung verwendet werden kann, um die Molluske aus befallenen Gebieten zu entfernen.
Nach einigen Untersuchungen liegt dies daran, dass die Schnecke das Kupferion nicht benötigt. Ein Kontakt mit diesem Ion würde also ausreichen, um den Tod des Tieres zu bewirken.
In elektrisch leitenden Geweben
Diese Verbindung wurde verwendet, um textile Materialien mit integrierten Elektrizitätssensoren zu erhalten. Diese Art von Stoff wird in Elektrizitätsspeichern, Drucksensoren, Fotodetektoren und lichtemittierenden Bildschirmen verwendet.
Um elektrisch leitende Gewebe zu erhalten, wird eine halbsynthetische gewebte Cellulosefaser namens "Lyocell" mit metallischem Kupfer beschichtet. Die Beschichtung erfolgt nicht elektrolytisch ausgehend von einer Lösung von CuSO4 · 5H2O und anderen chemischen Hilfsverbindungen.
Lyocell-Faser. Diese Art von Stoff wurde in Kupferbeschichtungstests verwendet. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Quelle: Wikimedia Commons.
Das auf diese Weise erhaltene Gewebe kann ein elektrisches Signal auch unter Verformungs- oder Dehnungsbedingungen übertragen, während eine hohe Leitfähigkeit aufrechterhalten wird.
Auswirkungen auf die Umwelt
Wie zuvor erläutert, erzeugt CuSO 4 · 5H 2 O, wenn es in Wasser gelöst wird, das Kupfer (II) -Ion.
Obwohl Kupfer in geringen Konzentrationen für die zellulären Aktivitäten lebender Organismen essentiell ist, kann es in hohen Konzentrationen toxisch sein und sogar zum Tod führen.
Daher stellt das Vorhandensein dieses Ions in der Umwelt ein Risiko für Tiere und Pflanzen dar. In aquatischen Ökosystemen kann es sich in Lebewesen und in der Nahrungskette bioakkumulieren und Schäden verursachen.
CuSO 4 • 5H 2 O kann für Gewässer schädlich sein. Autor: JamesDeMers. Quelle: Pixabay.
Tatsächlich wurde in bestimmten Erfahrungen festgestellt, dass die Kontamination aquatischer Umgebungen mit Kupfersulfatpentahydrat dazu führt, dass die Biomasse bestimmter Wasserpflanzen abnimmt.
Dies bedeutet, dass Pflanzen in Gegenwart dieses Salzes in hohen Konzentrationen weniger wachsen.
Verweise
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