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]
| |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Название ИЮПАК Сульфат меди (II) | |||
Другие названия Меди сульфат Синего купорос (пентагидрат) Блустон (пентагидрат) бонаттит (тригидрат минерал) Boothite (гептагидрат минерал) халькантит (пентагидрат минерала) Chalcocyanite (минерал) Сульфат меди пентагидрат | |||
Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) | |||
ЧЭБИ | |||
ЧЭМБЛ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.952 | ||
Номер ЕС |
| ||
Номер E | E519 (регуляторы кислотности, ...) | ||
8294 | |||
КЕГГ | |||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII |
| ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Характеристики | |||
CuSO 4 (безводный) CuSO 4 · 5H 2 O (пентагидрат) | |||
Молярная масса | 159,60 г / моль (безводный) [1] 249,685 г / моль (пентагидрат) [1] | ||
Появление | серо-белый (безводный) синий (пентагидрат) | ||
Плотность | 3,60 г / см 3 (безводный) [1] 2,286 г / см 3 (пентагидрат) [1] | ||
Температура плавления | 110 ° С (230 ° F, 383 К) разлагается (· 5H 2 O) [1], если пентагидрат | ||
Точка кипения | разлагается до оксида меди при 650 ° C | ||
1,055 моль (10 ° C) 1,26 моль (20 ° C) 1,502 моль (30 ° C) [2] | |||
Растворимость | безводный, нерастворимый в этаноле [1] пентагидрат растворим в метаноле [1] 10,4 г / л (18 ° C) нерастворим в этаноле , нерастворим в ацетоне | ||
Магнитная восприимчивость (χ) | + 1330 · 10 −6 см 3 / моль | ||
Показатель преломления ( n D ) | 1,724–1,739 (безводный) [3] 1,514–1,544 (пентагидрат) [4] | ||
Состав | |||
Кристальная структура | Орторомбический (безводный, халькоцианит), пространственная группа Pnma , oP24 , a = 0,839 нм, b = 0,669 нм, c = 0,483 нм. [5] Триклин (пентагидрат), пространственная группа P 1 , aP22 , a = 0,5986 нм, b = 0,6141 нм, c = 1,0736 нм, α = 77,333 °, β = 82,267 °, γ = 72,567 ° [6] | ||
Термохимия | |||
Стандартная мольная энтропия ( S | 5 Дж · К −1 моль −1 | ||
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −769,98 кДж / моль | ||
Фармакология | |||
Код УВД | V03AB20 ( ВОЗ ) | ||
Опасности | |||
Паспорт безопасности | безводный пентагидрат | ||
Пиктограммы GHS | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | 2 0 1 | ||
точка возгорания | Не воспламеняется | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD 50 ( средняя доза ) | 300 мг / кг (перорально, крыса) [8] 87 мг / кг (перорально, мышь) | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | TWA 1 мг / м 3 (как Cu) [7] | ||
REL (рекомендуется) | TWA 1 мг / м 3 (как Cu) [7] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | TWA 100 мг / м 3 (как Cu) [7] | ||
Родственные соединения | |||
Другие катионы | Сульфат железа (II) Сульфат марганца (II) Сульфат никеля (II) Сульфат цинка | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
проверить ( что есть ?) | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Пентагидрат (CuSO 4 · 5H 2 O), наиболее часто встречающаяся соль, имеет ярко-синий цвет. Он экзотермически растворяется в воде с образованием акво-комплекса [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ , который имеет октаэдрическую молекулярную геометрию . Структура твердого пентагидрата обнаруживает 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
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 на 39,81% состоит из меди и на 60,19% сульфата по массе, а в голубой водной форме - на 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
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 происходит за счет разложения фрагмента тетрааквакоппера (2+), две противоположные аквагруппы теряются с образованием фрагмента диаквакоппера (2+). Второй этап дегидратации 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):
+ 4 кл-
→ CuCl2-
4
Химическое образование
Сульфат меди обычно входит в химические наборы для 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 . Пентагидрат форма, которая является синим, нагревается, превращая сульфат меди в безводной форме , которая является белым, в то время как вода , которая присутствовала в форме пентагидрата испарится. 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.
4→ FeSO
4 + Cu
В средней школе и в общем химическом образовании сульфат меди используется в качестве электролита для гальванических элементов, обычно в виде катодного раствора. Например, в цинко-медном элементе ион меди в растворе сульфата меди поглощает электроны цинка и образует металлическую медь. [17]
+ 2e - → Cu (катод) E°
ячейка = 0,34 В
Использует
Как фунгицид и гербицид
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 высыхания рассады. [21] В качестве несельскохозяйственного гербицида он используется для борьбы с инвазивными водными растениями и корнями растений, расположенных рядом с водопроводными трубами. Используется в бассейнах как альгицид. Разбавленный раствор медного купороса 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
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.
Медный купорос 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 опускается из-за своей плотности, тогда как кровь, которая не тонет или медленно опускается, 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
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
Реакция с гидроксидом аммония дает сульфат тетраамминмеди (II) или реагент Швейцера, который использовался для растворения целлюлозы при промышленном производстве вискозы .
Ниша использует
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]
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]
Изобразительное искусство
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]
Травление
Медный купорос 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
Медный купорос можно использовать как протраву при крашении овощей . Он часто подчеркивает зеленые оттенки определенных красителей.
Электроника
Водный раствор сульфата меди часто используется в качестве резистивного элемента в жидких резисторах .
Вопросы медицины и общественного здравоохранения
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
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] [43]
Безводный CuSO 4 .
Модель заполнения пространства безводным CuSO 4 .
Редкий (голубоватый) минерал бутит ( CuSO 4 · 7H 2 O)
Токсикологические эффекты
Медный купорос - раздражитель. [46] Обычно люди могут получить токсическое воздействие сульфата меди через глаза или на кожу, а также при вдыхании порошков и пыли. [47] Контакт с кожей может вызвать зуд или экзему . [48] Попадание в глаза сульфата меди может вызвать конъюнктивит , воспаление выстилки век, язвы и помутнение роговицы . [49]
При пероральном воздействии сульфат меди умеренно токсичен. [47] Согласно исследованиям, самая низкая доза сульфата меди, оказавшая токсическое действие на человека, составляет 11 мг / кг. [50] Из-за его раздражающего действия на желудочно-кишечный тракт , рвота начинается автоматически в случае приема медного купороса. Однако, если в желудке задерживается сульфат меди, симптомы могут быть серьезными. После проглатывания 1–12 г сульфата меди могут проявиться такие признаки отравления, как металлический привкус во рту, жгучая боль в груди, тошнота , диарея , рвота, головная боль, прерывание мочеиспускания, что приводит к пожелтению кожи. В тяжелых случаях также может произойти повреждение мозга, желудка, печени или почек. [49]
Экологическая токсичность
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. [51] 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 связывания.
Смотрите также
- Халькант
- Купорос
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h Хейнс , стр. 4,62
- ^ Хейнс , стр. 5,199
- ^ 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.
- ^ Хейнс , стр. 10,240
- ^ Коккорос, Пенсильвания; Рентзеперис, П.Дж. (1958). «Кристаллическая структура безводных сульфатов меди и цинка». Acta Crystallographica . 11 (5): 361–364. DOI : 10.1107 / S0365110X58000955 .
- ^ 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. Полномочный код : 1975ZK .... 141..330B . DOI : 10.1524 / zkri.1975.141.5-6.330 .
- ^ а б в Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0150» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Сульфат меди . Национальные институты здравоохранения США
- ^ «MSDS сульфата меди (II)» . Оксфордский университет . Архивировано из оригинала на 2007-10-11 . Проверено 31 декабря 2007 .
- ^ Антуан-Франсуа де Фуркрой, тр. Роберта Херона (1796) «Элементы химии и естествознания: к чему предшествует философия химии». Дж. Мюррей и другие, Эдинбург. Стр. 348.
- ^ Oxford University Press, " Римский купорос ", Oxford Living Dictionaries. Доступ осуществлен 13 ноября 2016 г.
- ^ 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 .
- ^ а б «Использование соединений меди: сульфат меди» . Copper.org . Медь Development Association Inc . Дата обращения 10 мая 2015 .
- ^ Эндрю Нокс Гэлвей; Майкл Э. Грин (1999). Термическое разложение ионных твердых веществ . Эльзевир. С. 228–229. ISBN 978-0-444-82437-0.
- ^ Виберг, Эгон; Нильс Виберг; Арнольд Фредерик Холлеман (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. п. 1263. ISBN 978-0-12-352651-9.
- ^ «Способ получения стабильного моногидрата сульфата меди (II), применимого в качестве добавки микроэлементов в кормах для животных» . Проверено 7 июля 2009 .
- ^ Зумдал, Стивен; ДеКост, Дональд (2013). Химические принципы . Cengage Learning. С. 506–507. ISBN 978-1-285-13370-6.
- ^ Джонсон, Джордж Фиск (1935). «Ранняя история фунгицидов меди». История сельского хозяйства . 9 (2): 67–79. JSTOR 3739659 .
- ^ Парри, KE; Дерево, РКС (1958). «Адаптация грибов к фунгицидам: адаптация к солям меди и ртути». Летопись прикладной биологии . 46 (3): 446–456. DOI : 10.1111 / j.1744-7348.1958.tb02225.x .
- ^ Мартин, Хуберт (1933). «Использование соединений меди: роль сульфата меди в сельском хозяйстве» . Летопись прикладной биологии . 20 (2): 342–363. DOI : 10.1111 / j.1744-7348.1933.tb07770.x . Проверено 31 декабря 2007 .
- ^ Коуттс, J, Эдвардс, A Осборн, A & Престон, GH, Полная книга садоводства , с. 533, Ward Lock, Лондон (1954)
- ^ «Все о сульфате меди» . Национальные рыбные фармацевтические препараты . Проверено 31 декабря 2007 .
- ^ «С мидиями зебры, чтобы остаться, Остин планирует избежать вонючей питьевой воды» . KXAN Остин . 2020-10-26 . Проверено 28 октября 2020 .
- ^ 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.
- ^ Хоффман, Р.В. (2001). «Сульфат меди (II)». Сульфат меди (II), в Энциклопедии реагентов для органического синтеза . Джон Вили и сыновья. DOI : 10.1002 / 047084289X.rc247 . ISBN 978-0471936237.
- ^ Филип Дж. Коциенски (2005). Защитные группы . Тиме. п. 58. ISBN 978-1-58890-376-1.
- ^ 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
- ^ а б Ассоциация развития меди. «Использование соединений меди: Таблица A - Использование сульфата меди» . медь . Медь Development Association Inc . Дата обращения 12 мая 2015 .
- ^ Партин, Ли. «Блюз: Часть 2» . мансарда . Skylighter.Inc. Архивировано из оригинального 21 декабря 2010 года . Дата обращения 12 мая 2015 .
- ^ Деспомье; Гвадз; Хотез; Книрш (июнь 2005 г.). Паразитарные болезни (5-е изд.). Нью-Йорк: Apple Tree Production LLC, стр. Раздел 4.2. ISBN 978-0970002778. Дата обращения 12 мая 2015 .
- ^ "Домашняя страница изъятия" . Artangel.org.uk . Проверено 21 сентября 2009 .
- ^ «Роджер Хайорнс: захват» . Йоркширский парк скульптур. Архивировано из оригинала на 2015-02-22 . Проверено 22 февраля 2015 .
- ^ greenart.info , Bordeau etch, 18 января 2009 г. , получено 2 июня 2011 г.
- ^ ndiprintmaking.ca , The Chemistry of using Copper Sulfate Mordant, 2009-04-12, извлечено 02.06.2011.
- ^ http://mordent.com/etch-howto/ , Как электролитически травить медь, латунь, сталь, нейзильбер или серебро, получено 2015-05-2015.
- ^ Хольцманн, Н. А.; Хаслам, Р.Х. (июль 1968 г.). «Повышение уровня меди в сыворотке крови после сульфата меди в качестве рвотного средства» . Педиатрия . 42 (1): 189–93. PMID 4385403 .
- ^ Олсон, Кент С. (2004). Отравление и передозировка наркотиками . Нью-Йорк: Lange Medical Mooks / McGraw-Hill. п. 175 . ISBN 978-0-8385-8172-8.
- ^ V03AB20 ( ВОЗ )
- ^ «Халькоцианит» . www.mindat.org .
- ^ «Бонаттит» . www.mindat.org .
- ^ "Бутайт" . www.mindat.org .
- ^ «Пойтевините» . www.mindat.org .
- ^ а б «Список полезных ископаемых» . www.ima-mineralogy.org . 21 марта 2011 г.
- ^ «Лангит» . www.mindat.org .
- ^ "Посняките" . www.mindat.org .
- ^ Виндхольц, М., изд. 1983. Индекс Мерк . Издание десятое. Рэуэй, Нью-Джерси: Мерк и компания.
- ^ а б 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.
- ^ ТОКСНЕТ. 1975–1986 гг. Сеть токсикологических данных Национальной библиотеки медицины. Банк данных по опасным веществам (HSDB). Служба общественного здравоохранения. Национальный институт здравоохранения Министерства здравоохранения и социальных служб США. Бетесда, Мэриленд: NLM.
- ^ 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
- ^ Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1981–1986 гг. Регистр токсического действия химических веществ (RTECS). Цинциннати, Огайо: NIOSH.
- ^ 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
- Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.) . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1439855119.
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с сульфатом меди (II) на Викискладе?
- Международная карта химической безопасности 0751
- Международная карта химической безопасности 1416
- Национальный кадастр загрязнителей - Информационный бюллетень по меди и соединениям