СУЛЬФАТ МЕДИ (CUSO4): СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ. - ХИМИЯ - 2025

Сульфат меди представляет собой неорганическое соединение , состоящее из элементов меди (Cu), сера (S) и кислород (О). Его химическая формула - CuSO ₄ . Медь находится в степени окисления +2, сера +6, а кислород имеет валентность -2.

Это белое твердое вещество, которое при воздействии влажности окружающей среды превращается в свой синий пентагидрат CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Белое твердое вещество получают путем нагревания синего цвета для удаления воды.

Безводный сульфат меди (CuSO ₄ ) (без воды в кристаллической структуре). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Источник: Wikimedia Commons.

Он веками использовался как антибактериальное средство для заживления ран у людей и животных. Он также действует как фунгицид, как вяжущее средство, как противодиарейное средство и для контроля кишечных заболеваний у животных. Он также используется в качестве противогрибкового средства в растениях.

Однако некоторые виды его использования были прекращены, поскольку его избыток может быть токсичным для людей, животных и растений. Диапазон концентраций, в котором его можно использовать, узок и зависит от вида.

Он используется как катализатор в химических реакциях и как осушитель растворителей. Это позволяет улучшить устойчивость и гибкость некоторых полимеров.

Избыточное количество этого соединения может быть вредным для почвы, поскольку оно токсично для микроорганизмов, полезных для растений.

Структура

Сульфат меди состоит из иона меди (Cu ²⁺ ) и иона сульфата (SO ₄ ^2- ).

Ионная структура сульфата меди (II). Автор: Марилу Стеа.

Из-за потери двух электронов ион меди (II) имеет следующую электронную конформацию:

1с ² 2с ² 2п ⁶ 3с ² 3п ⁶ 3д ⁹

Видно, что у него неполная 3d- орбиталь (у нее 9 электронов вместо 10).

Номенклатура

• Безводный сульфат меди
• Сульфат меди (II)
• Сульфат меди

Свойства

Физическое состояние

Белое или зеленовато-белое твердое вещество в виде кристаллов.

Молекулярный вес

159,61 г / моль

Температура плавления

При 560 ° C разлагается.

плотность

3,60 г / см ³

Растворимость

22 г / 100 г воды при 25 ° C. Нерастворим в этаноле.

Химические свойства

При влажности воздуха ниже 30 ° C он превращается в пентагидратное соединение CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Его водные растворы имеют голубой цвет из-за образования иона гексаакокоппера (II) ^2+, который вызывает указанное окрашивание. В этом ионе две молекулы воды находятся дальше от атома металла, чем четыре других.

Деформированная структура иона гексаакумеди (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Это связано с так называемым эффектом Яна-Теллера, который предсказывает, что этот тип системы будет испытывать искажение, вызванное тем фактом, что Cu ²⁺ имеет электронную структуру, которая заканчивается на d ⁹ , то есть неполная орбиталь (она была бы полной, если бы будет d ¹⁰ ).

Если к этим растворам добавить аммиак (NH ₃ ), образуются комплексы, в которых NH ₃ последовательно вытесняет молекулы воды. Они образуются например от ²⁺ до ²⁺ .

Когда CuSO ₄ нагревается до разложения, он выделяет токсичные газы и превращается в оксид меди CuO.

получение

Безводный сульфат меди может быть получен путем полной дегидратации пентагидратного соединения, которая достигается путем его нагревания до испарения молекул воды.

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

Пентагидратированное соединение имеет синий цвет, поэтому, когда кристаллизационная вода теряется, получается белый безводный CuSO ₄ .

Приложения

Некоторые из его применений совпадают с применением пентагидратного соединения. Другие относятся к безводному веществу.

Как антибактериальное средство

Он имеет потенциал как противомикробный агент. Он использовался в течение тысяч лет, в том числе в культурах Южной и Центральной Америки, для предотвращения инфицирования ран с помощью марли, пропитанной раствором этого соединения.

Подсчитано, что в механизме своей антибактериальной активности ионы Cu ²⁺ образуют хелаты с ферментами, которые имеют решающее значение для клеточных функций бактерий, дезактивируя их. Они также вызывают образование гидроксильных радикалов OH •, которые повреждают мембраны бактерий и их ДНК.

CuSO ₄ может работать против некоторых патогенных бактерий. Автор: Герд Альтманн. Источник: Pixabay.

Недавно сообщалось, что следы CuSO ₄ могут увеличивать антимикробную активность натуральных продуктов, богатых полифенолами, таких как экстракты граната и настои некоторых видов чайных растений.

В ветеринарии

Он используется как антисептическое и вяжущее средство для слизистых оболочек, а также для лечения конъюнктивита и внешнего отита. Его используют для проведения лечебных или профилактических ванн, чтобы избежать загнивания ног крупного рогатого скота, овец и других млекопитающих.

Водные растворы CuSO ₄ используются для лечения копыт крупного рогатого скота. Авторы: Ингрид и Стефан Мелихар. Источник: Pixabay.

Он служит едким агентом при некротических массах на конечностях крупного рогатого скота, при стоматитных язвах и их зернистой ткани. Используется как фунгицид при лечении стригущего лишая и грибковых заболеваний кожи.

Он также используется как рвотное средство (средство, вызывающее рвоту) у свиней, собак и кошек; в качестве противодиарейного вяжущего средства для телят и для борьбы с кишечным монилиозом у домашних птиц и трихомониазом у индеек.

В качестве добавки к корму для животных

Сульфат меди использовался в качестве добавки в очень малых количествах для кормления крупного рогатого скота, свиней и птиц. Он используется для лечения дефицита меди у жвачных животных. В случае свиней и птицы он используется как стимулятор роста.

Было установлено, что медь необходима для биосинтеза гемоглобина млекопитающих, сердечно-сосудистой структуры, синтеза костного коллагена, ферментных систем и воспроизводства.

Как упоминалось в предыдущем разделе, его также можно назначать как лекарство от болезней. Однако следует внимательно следить за уровнем добавок и / или лекарств.

Избыток сульфата меди в рационе может повредить птице и их яйцам. Автор: Pexels. Источник: Pixabay.

От определенного количества, которое зависит от каждого вида, может произойти замедление роста, потеря аппетита и веса, повреждение определенных органов и даже смерть животных.

Например, для цыплят добавка 0,2% или более снижает потребление пищи с последующей потерей веса, уменьшением яйценоскости и толщины их скорлупы.

В сельском хозяйстве

В системах органического производства не допускается использование синтетических фунгицидов, принимаются только продукты на основе меди и серы, например, сульфат меди.

Например, некоторые грибы, поражающие яблони, такие как Venturia inaequalis, погибают с помощью этого соединения. Предполагается, что ионы Cu ²⁺ могут проникать в споры грибов, денатурировать белки и блокировать различные ферменты.

Сульфат меди используется для борьбы с некоторыми грибками, поражающими яблоки. Альгирдас в lt.wikipedia / общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Важность меди в растениях

Элемент медь играет важную роль в физиологических процессах растений, таких как фотосинтез, дыхание и защита от антиоксидантов. Как недостаток этого элемента, так и его избыток генерируют активные формы кислорода, которые вредны для их молекул и структур.

Диапазон концентраций меди для оптимального роста и развития растений очень узок.

Неблагоприятное воздействие на сельское хозяйство

При чрезмерном использовании этого продукта в сельском хозяйстве он может быть фитотоксичным, вызывать преждевременное развитие плодов и изменять их цвет.

Кроме того, медь накапливается в почве и токсична для микроорганизмов и дождевых червей. Это противоречит концепции органического сельского хозяйства.

Хотя CuSO ₄ используется в органическом сельском хозяйстве, он может быть вредным для дождевых червей. Автор: Патрисия Мэн Дегрейв. Источник: Pixabay.

В катализе химических реакций

Безводный CuSO ₄ служит катализатором различных реакций органических карбонильных соединений с диолами или их эпоксидами с образованием диоксоланов или ацетонидов. Благодаря этому соединению реакции можно проводить в мягких условиях.

Пример реакции, в которой безводный CuSO ₄ действует как катализатор. Автор: Марилу Стеа.

Также сообщалось, что его каталитическое действие позволяет дегидратировать вторичные, третичные, бензиловые и аллильные спирты до их соответствующих олефинов. Реакция осуществляется очень просто.

Чистый спирт нагревают вместе с безводным CuSO ₄ при температуре 100–160 ° C в течение 0,5–1,5 часа. Это приводит к дегидратации спирта, и олефин дистиллируется в чистом виде из реакционной смеси.

Обезвоживание спирта безводным сульфатом меди (II). Автор: Марилу Стеа.

Как обезвоживающий агент

Это соединение используется в химических лабораториях как осушитель. Он используется для обезвоживания органических жидкостей, таких как растворители. Он поглощает воду, образуя пентагидратное соединение CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Когда белый безводный CuSO ₄ поглощает воду, он превращается в синее пентагидратное соединение CuSO ₄ · 5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Источник: Wikimedia Commons.

Для улучшения полимеров

Безводный CuSO ₄ был использован для улучшения свойств некоторых полимеров, позволяя их повторно использовать.

Например, частицы соединения в ацетоне были смешаны с акрилонитрил-бутадиеновым каучуком в специальной мельнице, пытаясь сделать частицы CuSO ₄ очень маленькими.

Сульфат меди улучшает точки сцепления полимера, образуя смесь с высокой прочностью, твердостью и удивительной гибкостью.

В прекращенных терапевтических приложениях

В прошлом растворы сульфата меди использовались для промывания желудка, когда кто-то страдал от отравления белым фосфором. Однако раствор быстро перемешивали, чтобы избежать отравления медью.

Растворы этого соединения также использовались вместе с другими веществами для местного применения при ожогах кожи фосфором.

Иногда они были полезны при определенных формах пищевой анемии у детей и при дефиците меди у субъектов, получавших парентеральное питание, то есть людей, которые не могут есть через рот.

Некоторые лосьоны для лечения экземы, импетиго и опрелостей содержат CuSO ₄ . Растворы использовались как вяжущее при глазных инфекциях. Иногда кристаллы прикладывали непосредственно к ожогам или язвам.

Все эти приложения больше не выполняются из-за токсичности, которую может вызвать избыток этого соединения.

Ссылки

1. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Сульфат меди. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Лиде, Д.Р. (редактор) (2003). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
3. Montag, J. et al. (2006). Исследование in vitro постинфекционной активности гидроксида меди и сульфата меди против конидий Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem.2006, 54, 893-899. Восстановлено с link.springer.com.
4. Холлоуэй, AC et al. (2011). Усиление антимикробной активности цельного и субфракционированного белого чая путем добавления сульфата меди (II) и витамина C против Staphylococcus aureus; механистический подход. BMC Complement Altern Med 11, 115 (2011). Получено с сайта bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Механизм захвата меди высокоаффинными переносчиками COPT Arabidopsis thaliana. Protoplasm 256, 161-170 (2019). Восстановлено с link.springer.com.
6. Гриминджер, П. (1977). Влияние сульфата меди на яйценоскость и толщину скорлупы. Наука о птицеводстве 56: 359-351, 1977 г. Получено с сайта acade.oup.com.
7. Ханзлик, Р.П. и Лейнветтер, М. (1978). Реакции эпоксидов и карбонильных соединений, катализируемые безводным сульфатом меди. J. Org. Chem., Vol.43, No. 3, 1978. Получено с pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). Потребность в меди очищенных рационов кормления поросят. Журнал питания, том 109, выпуск 6, июнь 1979 г., страницы 939-948. Получено с сайта acade.oup.com.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Безводный сульфат меди (II): эффективный катализатор жидкофазной дегидратации спиртов. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Восстановлено с pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018). Повышенная прочность на разрыв композитов акрилонитрил-бутадиеновый каучук / безводный сульфат меди, полученных путем координационного сшивания. Polym. Бык. 76, 1435-1452 (2019). Восстановлено с link.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Новые антибактериальные препараты: альтернативы традиционным антибиотикам. Медь. В достижениях микробной физиологии. Получено с sciencedirect.com
12. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
13. Сайты Google. Сделайте безводный сульфат меди. В домашней химии Paradox. Восстановлено с sites.google.com.