Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сульфат меди (II) , также известный как сульфат меди , представляет собой неорганические соединения с химической формулой Cu SO 4 (H 2 O) x , где x может находиться в диапазоне от 0 до 5. Пентагидрат (x = 5) является наиболее распространенным. форма. Старые имена для этого соединения включают в себя медный купорос , Bluestone , [9] купорос из меди , [10] и римская купорос . [11]

Пентагидрат (CuSO 4 · 5H 2 O), наиболее часто встречается соль, ярко - синий. Он экзотермически растворяется в воде с образованием акво-комплекса [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ , который имеет октаэдрическую молекулярную геометрию . Структура твердого пентагидрата демонстрирует полимерную структуру, в которой медь снова является октаэдрической, но связана с четырьмя водными лигандами. Центры Cu (II) (H 2 O) 4 связаны между собой сульфат-анионами с образованием цепочек. [12] Безводный сульфат меди представляет собой светло-серый порошок.

Подготовка и возникновение [ править ]

Получение сульфата меди (II) электролизом серной кислоты с использованием медных электродов

Сульфат меди получают промышленным способом путем обработки металлической меди горячей концентрированной серной кислотой или ее оксидов разбавленной серной кислотой. Для лабораторного использования обычно покупают медный купорос. Сульфат меди можно также получить путем медленного выщелачивания медной руды низкого качества на воздухе; бактерии могут быть использованы для ускорения процесса. [13]

Коммерческий сульфат меди обычно представляет собой сульфат меди с чистотой около 98% и может содержать следы воды. Безводный сульфат меди состоит из 39,81% меди и 60,19% сульфата по массе, а в синей водной форме - 25,47% меди, 38,47% сульфата (12,82% серы) и 36,06% воды по массе. В зависимости от его использования предусмотрены четыре размера кристаллов: крупные кристаллы (10–40 мм), мелкие кристаллы (2–10 мм), снежные кристаллы (менее 2 мм) и ветреный порошок (менее 0,15 мм). [13]

Химические свойства [ править ]

Пентагидрат сульфата меди (II) перед плавлением разлагается . Он теряет две молекулы воды при нагревании до 63 ° C (145 ° F), затем еще две при 109 ° C (228 ° F) и последнюю молекулу воды при 200 ° C (392 ° F). [14] [15] Дегидратация протекает за счет разложения фрагмента тетрааквакоппера (2+), две противоположные аквагруппы теряются с образованием фрагмента диаквакоппера (2+). Второй этап обезвоживания происходит, когда две последние аквагруппы теряются. Полное обезвоживание происходит, когда последняя несвязанная молекула воды теряется. При 650 ° C (1202 ° F) сульфат меди (II) разлагается на оксид меди (II) (CuO) и триоксид серы (SO 3 ). [ необходима цитата ]

Сульфат меди реагирует с концентрированной соляной кислотой с образованием тетрахлоркупрата (II):

Cu 2+ + 4 Cl -CuCl2-
4

Химическое образование [ править ]

Сульфат меди обычно входит в наборы для химии подростков . Он часто используется для выращивания кристаллов в школах и в гальванических меди экспериментах, несмотря на его токсичность. Сульфат меди часто используется для демонстрации экзотермической реакции , при которой стальная вата или лента из магния помещают в водный раствор CuSO 4 . Он используется для демонстрации принципа гидратации минералов . пятиводныйФорма, которая имеет синий цвет, нагревается, превращая сульфат меди в безводную форму, которая имеет белый цвет, в то время как вода, которая присутствовала в форме пентагидрата, испаряется. Когда к безводному соединению затем добавляется вода, оно снова превращается в пентагидратную форму, возвращая свой синий цвет, и известен как голубой купорос. [16] Пентагидрат сульфата меди (II) можно легко получить путем кристаллизации из раствора в виде сульфата меди (II), который гигроскопичен .

В качестве иллюстрации «реакции замещения одного металла» железо погружено в раствор сульфата меди. Железо реагирует с образованием сульфата железа (II) и осаждения меди.

Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu

В средней школе и в общем химическом образовании сульфат меди используется в качестве электролита для гальванических элементов, обычно в качестве катодного раствора. Например, в ячейке цинк / медь ион меди в растворе сульфата меди поглощает электроны цинка и образует металлическую медь. [17]

Cu 2+ + 2e - → Cu (катод) ячейка E ° = 0,34 В

Использует [ редактировать ]

Как фунгицид и гербицид [ править ]

Пентагидрат сульфата меди используется как фунгицид . [18] Однако некоторые грибы способны адаптироваться к повышенным уровням ионов меди. [19]

Бордоская смесь , суспензия сульфата меди (II) (CuSO 4 ) и гидроксида кальция (Ca (OH) 2 ), используется для борьбы с грибком на винограде , дынях и других ягодах . [20] Его получают путем смешивания водного раствора сульфата меди и суспензии гашеной извести .

Состав Cheshunt , коммерческая смесь сульфата меди и карбоната аммония (снята с производства), используется в садоводстве для предотвращения отсыревания проростков. [21] В качестве несельскохозяйственного гербицида он используется для борьбы с инвазивными водными растениями и корнями растений, расположенных рядом с водопроводными трубами. Используется в плавательных бассейнах как альгицид. Разбавленный раствор сульфата меди используется для лечения аквариумных рыб от паразитарных инфекций [22], а также используется для удаления улиток из аквариумов и мидий зебры из водопроводных труб. [23]Однако ионы меди очень токсичны для рыб. Большинство видов водорослей можно контролировать с помощью очень низких концентраций сульфата меди.

Аналитический реагент [ править ]

В нескольких химических тестах используется сульфат меди. Он используется в растворах Фелинга и Бенедикта для тестирования восстанавливающих сахаров , которые восстанавливают растворимый синий сульфат меди (II) до нерастворимого красного оксида меди (I) . Сульфат меди (II) также используется в реагенте Биурета для тестирования белков.

Сульфат меди используется для анализа крови на анемию . Кровь проверяют, помещая ее в раствор сульфата меди с известным удельным весом  - кровь, которая содержит достаточное количество гемоглобина, быстро тонет из-за своей плотности, тогда как кровь, которая не тонет или медленно тонет, имеет недостаточное количество гемоглобина . [24]

При испытании пламенем ионы меди излучают темно-зеленый свет, гораздо более глубокий зеленый, чем при испытании пламенем для бария .

Органический синтез [ править ]

Сульфат меди используется в органическом синтезе в ограниченном количестве . [25] Безводная соль используется в качестве дегидратирующего агента для образования ацетальных групп и управления ими . [26] Гидратированная соль может быть тщательно смешана с перманганатом калия, чтобы получить окислитель для превращения первичных спиртов. [27]

Производство вискозы [ править ]

Реакция с гидроксидом аммония дает сульфат тетраамминмеди (II) или реагент Швейцера, который использовался для растворения целлюлозы при промышленном производстве вискозы .

Ниша использует [ править ]

Сульфат меди (II) на протяжении веков привлекал множество нишевых приложений. В промышленности сульфат меди находит множество применений. В полиграфии это добавка к переплетным пастам и клеям для защиты бумаги от укусов насекомых; в строительстве он используется в качестве добавки к бетону для обеспечения водонепроницаемости и дезинфицирующих свойств. Сульфат меди можно использовать в качестве красящего вещества в произведениях искусства, особенно в очках и гончарных изделиях. [28] Сульфат меди также используется в производстве фейерверков в качестве синего красителя, но смешивать сульфат меди с хлоратами при смешивании порошков для фейерверков небезопасно. [29]

Опускание медной травильной пластины в раствор сульфата меди.

Когда-то медный купорос использовался для уничтожения бромелиевых , которые служат местом размножения комаров. [30] Сульфат меди используется в качестве моллюскицида для лечения бильгарции в тропических странах. [28]

Искусство [ править ]

В 2008 году художник Роджер Хайорнс залил в заброшенную водонепроницаемую муниципальную квартиру в Лондоне 75 000 литров раствора сульфата меди. Раствор оставляли кристаллизоваться в течение нескольких недель, прежде чем осушили квартиру, оставив покрытые кристаллами стены, пол и потолок. Работа называется « Захват» . [31] С 2011 года он находится на выставке в парке скульптур Йоркшира . [32]

Офорт [ править ]

Сульфат меди используется для травления цинковых или медных пластин при глубокой печати . [33] [34] Он также используется для гравировки рисунков на меди для ювелирных изделий, например, для Champlevé . [35]

Крашение [ править ]

Медный купорос можно использовать как протраву при крашении овощей . Он часто выделяет зеленые оттенки определенных красителей.

Электроника [ править ]

Водный раствор сульфата меди часто используется в качестве резистивного элемента в жидких резисторах .

Вопросы медицины и общественного здравоохранения [ править ]

Медный купорос использовался в прошлом как рвотное средство . [36] Сейчас он считается слишком токсичным для такого использования. [37] Он до сих пор числится в качестве антидота в Всемирной организации здравоохранения «s Анатомические Терапевтический химической системы классификации . [38]

Другая форма сульфатов меди [ править ]

Безводный сульфат меди (II) представляет собой белое твердое вещество. Его можно получить путем дегидратации обычно доступного пентагидрата сульфата меди. В природе он встречается как очень редкий минерал, известный как халькоцианит . [39] Пентагидрат также встречается в природе как халькантит . Три других сульфата меди включают оставшиеся из этих редких минералов: бонаттит (тригидрат), [40] бутит (гептагидрат), [41] и моногидратное соединение поитевинит. [42] [43] Известно множество других, более сложных минералов сульфата меди (II) с экологически важными основными сульфатами меди (II), такими как лангит и поснякит. [44][45] [46]

  • Безводный сульфат меди (II)
  • Безводный CuSO 4 .

  • Модель заполнения пространства безводным CuSO 4 .

  • Редкий (голубоватый) минерал бутит ( CuSO 4 · 7H 2 O)

Токсикологические эффекты [ править ]

Медный купорос - раздражитель. [47] Обычно люди могут получить токсическое воздействие сульфата меди через глаза или кожу, а также при вдыхании порошков и пыли. [48] Контакт с кожей может вызвать зуд или экзему . [49] Попадание в глаза сульфата меди может вызвать конъюнктивит , воспаление выстилки век, язвы и помутнение роговицы . [50]

При пероральном воздействии сульфат меди умеренно токсичен. [48] Согласно исследованиям, самая низкая доза сульфата меди, оказавшая токсическое действие на человека, составляет 11 мг / кг. [51] Из-за его раздражающего действия на желудочно-кишечный тракт , рвота автоматически запускается при приеме внутрь сульфата меди. Однако если в желудке задерживается сульфат меди, симптомы могут быть серьезными. После проглатывания 1–12 граммов медного купороса могут возникнуть такие признаки отравления, как металлический привкус во рту, жгучая боль в груди, тошнота , диарея., рвота, головная боль, прекращение мочеиспускания, что приводит к пожелтению кожи. В случае отравления сульфатом меди также может произойти повреждение мозга, желудка, печени или почек. [50]

Экологическая токсичность [ править ]

Сульфат меди хорошо растворяется в воде и поэтому легко распространяется в окружающей среде. Медь в почве может быть получена из промышленных, автомобильных и архитектурных материалов. [52] Согласно исследованиям, [ править ] сульфат меди существует в основном в поверхностном слое почвы и имеет тенденцию связывать органическое вещество. Чем более кислая почва, тем меньше происходит связывание.

См. Также [ править ]

  • Халькант
  • Купорос

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h Хейнс , стр. 4,62
  2. Перейти ↑ Haynes , p. 5,199
  3. ^ Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте С., ред. (2003). «Халькоцианит» (PDF) . Справочник по минералогии . V. Бораты, карбонаты, сульфаты. Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0962209741.
  4. Перейти ↑ Haynes , p. 10,240
  5. ^ Коккорос, Пенсильвания; Рентзеперис, П.Дж. (1958). «Кристаллическая структура безводных сульфатов меди и цинка». Acta Crystallographica . 11 (5): 361–364. DOI : 10.1107 / S0365110X58000955 .
  6. ^ Бэкон, GE; Титтертон, Д.Х. (1975). «Нейтронографические исследования CuSO 4 · 5H 2 O и CuSO 4 · 5D 2 O». Z. Kristallogr . 141 (5–6): 330–341. DOI : 10.1524 / zkri.1975.141.5-6.330 .
  7. ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0150» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  8. ^ Сульфат меди . Национальные институты здравоохранения США
  9. ^ "Меди (II) сульфат паспорт безопасности" . Оксфордский университет . Архивировано из оригинала на 2007-10-11 . Проверено 31 декабря 2007 .
  10. ^ Антуан-Франсуа де Фуркрой, тр. Роберта Херона (1796) «Элементы химии и естествознания: к чему приставлена ​​философия химии». Дж. Мюррей и другие, Эдинбург. Стр. 348.
  11. ^ Oxford University Press, " Римский купорос ", Oxford Living Dictionaries. Проверено 13 ноября 2016 г.
  12. ^ Тинг, ВП; Генри, П.Ф .; Schmidtmann, M .; Wilson, CC; Веллер, MT (2009). «Дифракция нейтронов на порошке и определение структуры при контролируемой влажности». Chem. Commun . 2009 (48): 7527–7529. DOI : 10.1039 / B918702B . PMID 20024268 . 
  13. ^ Б «Использование соединений меди: Сульфат меди» . Copper.org . Медь Development Association Inc . Дата обращения 10 мая 2015 .
  14. ^ Эндрю Нокс Гэлвей; Майкл Э. Грин (1999). Термическое разложение ионных твердых веществ . Эльзевир. С. 228–229. ISBN 978-0-444-82437-0.
  15. ^ Виберг, Эгон; Нильс Виберг; Арнольд Фредерик Холлеман (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. п. 1263. ISBN 978-0-12-352651-9.
  16. ^ «Процесс приготовления стабильного моногидрата сульфата меди (II), применимого в качестве добавки микроэлементов в кормах для животных» . Проверено 7 июля 2009 .
  17. ^ Зумдал, Стивен; ДеКост, Дональд (2013). Химические принципы . Cengage Learning. С. 506–507. ISBN 978-1-285-13370-6.
  18. ^ Джонсон, Джордж Фиск (1935). «Ранняя история фунгицидов меди». История сельского хозяйства . 9 (2): 67–79. JSTOR 3739659 . 
  19. ^ Парри, KE; Дерево, РКС (1958). «Адаптация грибов к фунгицидам: адаптация к солям меди и ртути». Анналы прикладной биологии . 46 (3): 446–456. DOI : 10.1111 / j.1744-7348.1958.tb02225.x .
  20. ^ Мартин, Хуберт (1933). «Использование соединений меди: роль сульфата меди в сельском хозяйстве» . Анналы прикладной биологии . 20 (2): 342–363. DOI : 10.1111 / j.1744-7348.1933.tb07770.x . Проверено 31 декабря 2007 .
  21. ^ Коуттс, J, Эдвардс, A Осборн, A & Престон, GH, Полная книга садоводства , с. 533, Ward Lock, Лондон (1954)
  22. ^ «Все о сульфате меди» . Национальные рыбные фармацевтические препараты . Проверено 31 декабря 2007 .
  23. ^ "С мидиями зебры здесь, чтобы остаться, Остин планирует избежать вонючей питьевой воды" . KXAN Остин . 2020-10-26 . Проверено 28 октября 2020 .
  24. ^ Эстридж, Барбара Х .; Анна П. Рейнольдс; Норма Дж. Уолтерс (2000). Основные методы медицинской лаборатории . Томсон Делмар Обучение. п. 166. ISBN. 978-0-7668-1206-2.
  25. Перейти ↑ Hoffman, RV (2001). «Сульфат меди (II)». Медь (II) сульфат, в Энциклопедии Реагенты для органического синтеза . Джон Вили и сыновья. DOI : 10.1002 / 047084289X.rc247 . ISBN 978-0471936237.
  26. ^ Philip J. Kocienski (2005). Защитные группы . Тиме. п. 58. ISBN 978-1-58890-376-1.
  27. ^ Джеффорд, CW; Li, Y .; Ван, Ю. «Селективное гетерогенное окисление с использованием смеси перманганата калия и сульфата меди: (3aS, 7aR) -гексагидро- (3S, 6R) -диметил-2 (3H) -бензофуранон» . Органический синтез .; Сборник , 9 , стр. 462
  28. ^ a b Ассоциация развития меди. «Использование соединений меди: Таблица A - Использование сульфата меди» . медь . Медь Development Association Inc . Дата обращения 12 мая 2015 .
  29. ^ Партин, Ли. «Блюз: Часть 2» . мансарда . Skylighter.Inc. Архивировано из оригинального 21 декабря 2010 года . Дата обращения 12 мая 2015 .
  30. ^ Деспомье; Гвадз; Хотез; Книрш (июнь 2005 г.). Паразитарные болезни (5-е изд.). NY: Apple Tree Production LLC, стр. Раздел 4.2. ISBN 978-0970002778. Дата обращения 12 мая 2015 .
  31. ^ "Домашняя страница изъятия" . Artangel.org.uk . Проверено 21 сентября 2009 .
  32. ^ «Роджер Хайорнс: захват» . Йоркширский парк скульптур. Архивировано из оригинала на 2015-02-22 . Проверено 22 февраля 2015 .
  33. ^ greenart.info , Bordeau etch, 18 января 2009 г. , получено 2 июня 2011 г.
  34. ^ ndiprintmaking.ca , The Chemistry of using Copper Sulfate Mordant, 2009-04-12, извлечено 02.06.2011.
  35. ^ http://mordent.com/etch-howto/ , Как электролитически травить медь, латунь, сталь, мельхиор или серебро, получено 2015-05-2015.
  36. ^ Holtzmann, NA; Хаслам, Р.Х. (июль 1968 г.). «Повышение уровня меди в сыворотке после сульфата меди в качестве рвотного средства» . Педиатрия . 42 (1): 189–93. PMID 4385403 . 
  37. Перейти ↑ Olson, Kent C. (2004). Отравление и передозировка наркотиками . Нью-Йорк: Lange Medical Mooks / McGraw-Hill. п. 175 . ISBN 978-0-8385-8172-8.
  38. ^ V03AB20 ( ВОЗ )
  39. ^ Chalcocyanite на Mindat
  40. ^ Бонаттит на Mindat
  41. ^ Boothite на Mindat
  42. ^ Poitevinite на виду
  43. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
  44. ^ Лангит на Mindat
  45. ^ Posnjakite на Mindat
  46. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
  47. ^ Виндхольц, М., изд. 1983. Индекс Мерк . Издание десятое. Рэуэй, Нью-Джерси: Мерк и компания.
  48. ^ a b Руководство по перерегистрации пестицидных продуктов, содержащих сульфат меди. Информационный бюллетень № 100. , Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США, Управление программ по пестицидам, 1986.
  49. ^ ТОКСНЕТ. 1975–1986 гг. Сеть токсикологических данных Национальной библиотеки медицины. Банк данных по опасным веществам (HSDB). Служба общественного здравоохранения. Национальный институт здоровья Министерства здравоохранения и социальных служб США. Бетесда, Мэриленд: NLM.
  50. ^ a b Клейтон, Г. Д. и Ф. Э. Клейтон, ред. 1981. Промышленная гигиена и токсикология Пэтти . Третье издание. Vol. 2, Часть 6 Токсикология . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-01280-7 
  51. ^ Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1981–1986 гг. Регистр токсического действия химических веществ (RTECS). Цинциннати, Огайо: NIOSH.
  52. ^ Агентство по охране окружающей среды США. «Решение о праве на перерегистрацию (RED) для котлов» (PDF) . www.epa.org . Агентство по охране окружающей среды США . Дата обращения 12 мая 2015 .

Библиография [ править ]

  • Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.) . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1439855119.

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 0751
  • Международная карта химической безопасности 1416
  • Национальный кадастр загрязнителей - Информационный бюллетень по меди и соединениям