МІДНИЙ КУПОРОС (CUSO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ОТРИМАННЯ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сульфат міді є неорганічна сполука , що складається з елементів міді (Cu), сірка (S) і кисень (О). Його хімічна формула - CuSO ₄ . Мідь знаходиться в стані окислення +2, сірка +6, а кисень має валентність -2.

Це тверда речовина білого кольору, яка при впливі вологості в навколишньому середовищі перетворюється на синій пентагідрат CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Біле тверде речовина отримують при нагріванні синього для усунення води.

Безводний мідний купорос (CuSO ₄ ) (без води в його кристалічній структурі). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Він використовується як антибактеріальний засіб протягом століть для загоєння ран у людей і тварин. Він також працює як фунгіцид, як в’яжучий засіб, як протидіарейний засіб та контролює кишкові захворювання у тварин. Також використовується як протигрибковий засіб у рослинах.

Однак деякі його використання були припинені, оскільки його надлишок може бути токсичним для людей, тварин і рослин. Діапазон концентрацій, в якому він може бути використаний, вузький і залежить від виду.

Застосовується як каталізатор в хімічних реакціях і як осушувач для розчинників. Це дозволяє підвищити стійкість і гнучкість деяких полімерів.

Надмірна кількість цієї сполуки може бути шкідливою для ґрунтів, оскільки вона токсична для мікроорганізмів, корисних для рослин.

Будова

Мідний купорос складається з іона міді (Cu ²⁺ ) та іона сульфату (SO ₄ ^2- ).

Іонна структура мідного (II) сульфату. Автор: Marilú Stea.

Через втрату двох електронів іон міді (II) має таку електронну конформацію:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Видно, що у нього неповна 3d орбітальна (у неї 9 електронів замість 10).

Номенклатура

• Мідний купорос безводний
• Мідний (II) сульфат
• Мідний купорос

Властивості

Фізичний стан

Біле або зеленувато-біле тверда речовина у вигляді кристалів.

Молекулярна маса

159,61 г / моль

Точка плавлення

При 560 ° С він розкладається.

Щільність

3,60 г / см ³

Розчинність

22 г / 100 г води при 25 ° С. Нерозчинний у етанолі.

Хімічні властивості

Піддаючись вологості повітря нижче 30 ° C, вона стає пентагідратною сполукою CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Його водні розчини синіють завдяки утворенню іона гексаакокоптера (II) ^2+, який виробляє зазначене забарвлення. У цьому іоні дві молекули води знаходяться далі від атома металу, ніж інші чотири.

Деформована структура іона гексаакокоптера (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Це пов'язано з так званим ефектом Яна-Теллера, який передбачає, що цей тип системи зазнає спотворення, викликаного тим, що Cu ²⁺ має електронну структуру, що закінчується в d ⁹ , тобто неповну орбітальну (вона була б повною, якщо було б d ¹⁰ ).

Якщо до цих розчинів додають аміак (NH ₃ ), утворюються комплекси, в яких NH ₃ послідовно витісняє молекули води. Вони утворюються, наприклад, від ²⁺ до ²⁺ .

Коли CuSO ₄ нагрівається до розкладання, він виділяє токсичні гази і перетворюється на оксид кубору CuO.

Отримання

Безводний сульфат міді може бути отриманий повним зневодненням пентагідратної сполуки, що досягається нагріванням її до випаровування молекул води.

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

Пентагідратоване з'єднання синього кольору, тому при втраті води кристалізації виходить білий безводний CuSO ₄ .

Програми

Деякі його напрями перекриваються із сполуками пентагідрату. Інші характерні для безводної речовини.

Як антибактеріальний засіб

Він має потенціал як антимікробний засіб. Його застосовують тисячі років, в тому числі в культурах Південної та Центральної Америки, для запобігання зараження ран за допомогою марлі, змоченої в розчині цієї сполуки.

Підраховано, що в механізмі їх антибактеріальної активності іони Cu ²⁺ утворюють хелати з ферментами, що мають вирішальне значення для клітинних функцій бактерій, дезактивуючи їх. Вони також індукують утворення гідроксильних радикалів OH •, які пошкоджують мембрани бактерій та їх ДНК.

CuSO ₄ може працювати проти деяких патогенних бактерій. Автор: Герд Альтманн. Джерело: Pixabay.

Нещодавно повідомлялося, що сліди CuSO ₄ можуть підвищувати антимікробну активність природних продуктів, багатих поліфенолами, таких як екстракти граната та настої деяких видів чайних рослин.

У ветеринарних додатках

Застосовується як антисептичний та в’яжучий засіб для слизових оболонок та для лікування кон’юнктивіту та зовнішнього отиту. Застосовується для проведення лікувальних або профілактичних ванн, щоб уникнути гниття ніг великої рогатої худоби, овець та інших ссавців.

Водні розчини CuSO ₄ використовуються для вилікування копит великої рогатої худоби. Автори: Інгрід і Стефан Меліхар. Джерело: Pixabay.

Він служить їдким засобом для некротичних мас на кінцівках великої рогатої худоби, виразки стоматиту та зернистої тканини. Застосовується як фунгіцид при лікуванні стригучого лишаю та грибкових захворювань шкіри.

Він також використовується як блювотний засіб (засіб для викликання блювоти) у свиней, собак та котів; як протидіарейний в’яжучий засіб для телят і для боротьби з кишковим моніліозом у птиці та трихомоніазом у індиків.

Як добавка в корм для тварин

Мідний купорос в дуже малих кількостях використовується як добавка для корму великої рогатої худоби, свиней та птиці. Застосовується для лікування дефіциту міді у жуйних тварин. Що стосується свиней та птиці, вона використовується як стимулятор росту.

Мідь була визначена як важлива для біосинтезу гемоглобіну ссавців, серцево-судинної структури, синтезу кісткового колагену, ферментних систем та розмноження.

Як було сказано в попередньому розділі, його можна також застосовувати як препарат для боротьби з хворобою. Однак рівень прийому препаратів та / або препаратів слід ретельно контролювати.

Домашня птиця та їх яйця можуть впливати на надлишок мідного купоросу в своєму раціоні. Автор: Pexels Джерело: Pixabay.

Від певної кількості, що залежить від кожного виду, може статися зниження росту, втрата апетиту і ваги, пошкодження певних органів і навіть загибель тварин.

Наприклад, у курчат прикорм на 0,2% і більше зменшує їх споживання їжі з наступною втратою ваги, зниженням вироблення яєць та товщиною їх шкаралупи.

У сільськогосподарських додатках

В системах органічного виробництва заборонено використовувати синтетичні фунгіциди, приймаються лише продукти на основі міді та сірки, наприклад, мідний купорос.

Наприклад, певні гриби, які атакують рослини яблуні, наприклад, Venturia inaequalis, вбиваються цією сполукою. Вважається, що іони Cu ²⁺ , можливо, здатні потрапляти в грибкові спори, денатурировать білки та блокувати різні ферменти.

Мідний купорос використовується для боротьби з деякими грибками, які атакують яблука. Альгерд на lt.wikipedia / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Важливість міді в рослинах

Елемент мідь важливий у таких фізіологічних процесах рослин, як фотосинтез, дихання та захист від антиоксидантів. Як дефіцит цього елемента, так і його надлишок генерують реактивні види кисню, шкідливі для їх молекул та структур.

Діапазон концентрацій міді для оптимального росту та розвитку рослин дуже вузький.

Побічний вплив на сільське господарство

При надмірному використанні цього продукту в сільськогосподарській діяльності він може бути фітотоксичним, спричинити передчасний розвиток плодів і змінити їх забарвлення.

Крім того, мідь накопичується в ґрунті і є токсичною для мікроорганізмів та дощових черв’яків. Це суперечить концепції органічного землеробства.

Хоча CuSO ₄ використовується в органічному сільському господарстві, він може бути шкідливим для дощових черв'яків. Автор: Патрісія Мен Деграв. Джерело: Pixabay.

У каталізі хімічних реакцій

Безводний CuSO ₄ служить каталізатором різних реакцій органічних карбонільних сполук з діолами або їх епоксидами, утворюючи діоксолани або ацетоніди. Завдяки цій сполуці реакції можна проводити в легких умовах.

Приклад реакції, в якій безводний CuSO ₄ виступає в якості каталізатора. Автор: Marilú Stea.

Також повідомлялося, що його каталітична дія дозволяє зневоднювати вторинні, третинні, бензилові та аллілові спирти до відповідних їм олефінів. Реакція здійснюється дуже просто.

Чистий спирт нагрівають разом з безводним CuSO ₄ при температурі 100-160 ° C протягом 0,5-1,5 годин. Це призводить до зневоднення спирту і олефін відганяється чистим з реакційної суміші.

Зневоднення спирту безводним мідним сульфатом (II). Автор: Marilú Stea.

Як зневоднюючий засіб

Ця сполука використовується в хімічних лабораторіях як осушувач. Застосовується для зневоднення органічних рідин, таких як розчинники. Він поглинає воду, утворюючи пентагідратну сполуку CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Коли білий безводний CuSO ₄ поглинає воду, він перетворюється на синю пентагідратну сполуку CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Для поліпшення полімерів

Безводний CuSO ₄ використовувався для поліпшення властивостей певних полімерів, дозволяючи підлягати їх переробці.

Наприклад, частинки сполуки в ацетоні змішували з акрилонітрил-бутадієновим каучуком у спеціальній млині, намагаючись зробити частинки CuSO ₄ дуже маленькими.

Мідний купорос покращує точки з’єднання полімеру, утворюючи суміш з високою міцністю, твердістю і дивовижною гнучкістю.

При припиненні терапевтичних застосувань

У минулому розчини мідного купоросу використовували для промивання шлунка, коли хтось страждав від отруєння білим фосфором. Однак розчин негайно перемішували, щоб уникнути отруєння міддю.

Розчини цієї сполуки також використовувались разом з іншими речовинами для місцевого застосування при фосфорних опіках шкіри.

Іноді вони служили при певних формах харчової анемії у дітей та дефіциті міді у суб'єктів, які отримують парентеральне харчування, тобто людей, які не можуть годувати себе ротом.

Деякі лосьйони проти екземи, імпетиго та інтертріго містять CuSO ₄ . Розчини використовували як в’яжучий засіб при очних інфекціях. Іноді кристали наносили безпосередньо на опіки або виразки.

Усі ці застосування більше не здійснюються через токсичність, яку може викликати надлишок цієї сполуки.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Мідний купорос. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (редактор) (2003). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
3. Montag, J. et al. (2006). Дослідження in vitro про постінфекційну діяльність гідроксиду міді та сульфату міді проти конідії Venturia inaequalis. Дж. Агрі. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Відновлено з link.springer.com.
4. Holloway, AC та ін. (2011 р.). Посилення антимікробної активності цілого та субфракціонованого білого чаю шляхом додавання мідного (II) сульфату та вітаміну С проти золотистого стафілокока; механістичний підхід. BMC Доповнення Altern Med 11, 115 (2011). Відновлено з bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Санц, А. та ін. (2018). Медний механізм поглинання транспортерів високої спорідненості арабідопсис таліана COPT. Протоплазма 256, 161-170 (2019). Відновлено з link.springer.com.
6. Гримінгер, П. (1977). Вплив мідного купоросу на виробництво яєць та товщину шкаралупи. Птахівництво 56: 359-351, 1977. Отримано з academ.oup.com.
7. Ханзлік, Р. П. та Лейнветтер, М. (1978). Реакції епоксидів і карбонільних сполук, каталізованих безводним сульфатом міді. Дж. Орг. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Відновлено від pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC та ін. (1979). Мідні вимоги до дитячих свиней годували очищеними дієтами. Журнал харчування, Том 109, Випуск 6, червень 1979, Сторінки 939-948. Відновлено з academ.oup.com.
9. Гофман, Р. В. та ін. (1979). Безводний мідний сульфат (II): ефективний каталізатор рідкофазної дегідратації спиртів. Дж. Орг. Хім., 1980, 45, 917-919. Відновлено з pubs.acs.org.
10. Шао, С. та ін. (2018). Підвищена міцність на розрив акрилонітрил-бутадієновий каучук / безводний композит сульфату міді, отриманий за допомогою координаційного зшивання. Полім. Бик. 76, 1435-1452 (2019). Відновлено з link.springer.com.
11. Betts, JW та ін. (2018). Нові антибактеріальні засоби: альтернатива традиційним антибіотикам. Мідь. Вдосконалення мікробної фізіології. Відновлено з sciencedirect.com
12. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
13. Google Sites. Зробіть безводний мідний купорос. Парадокс в домашній хімії. Відновлено з сайтів.google.com.