МЕДЕН СУЛФАТ (CUSO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПОЛУЧАВАНЕ, УПОТРЕБА - ХИМИЯ - 2026

На меден сулфат е неорганично съединение, състояща се от мед елементи (Си), сяра (S) и кислород (О). Химическата му формула е CuSO ₄. Медта е в състояние на окисляване +2, сярата +6, а кислородът има валентност -2.

Това е бяло твърдо вещество, което при излагане на влага в околната среда се превръща в синия си пентахидрат CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Бялото твърдо вещество се получава чрез нагряване на синьото, за да се елиминира водата.

Безводен меден сулфат (CuSO ₄) (без вода в кристалната му структура). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

Използва се като антибактериално средство от векове за заздравяване на рани при хора и животни. Освен това действа като фунгицид, като стипчив, като антидиарейно средство и за контрол на чревни заболявания при животни. Използва се и като противогъбично средство в растенията.

Някои от употребите му обаче са прекратени, тъй като излишъкът му може да бъде токсичен за хора, животни и растения. Диапазонът на концентрация, в който може да се използва, е тесен и зависи от вида.

Използва се като катализатор при химически реакции и като десикант за разтворители. Той позволява да се подобри устойчивостта и гъвкавостта на някои полимери.

Прекомерното количество на това съединение може да бъде вредно в почвите, тъй като то е токсично за микроорганизмите, които са полезни за растенията.

структура

Медният сулфат се състои от меден йон (Cu ²⁺) и сулфатен йон (SO ₄ ^2-).

Йонна структура на меден (II) сулфат. Автор: Marilú Stea.

Поради загубата на два електрона, медният (II) йон има следната електронна конформация:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Вижда се, че той има непълната 3d орбитала (има 9 електрона вместо 10).

номенклатура

• Безводен меден сулфат
• Меден (II) сулфат
• Меден сулфат

Имоти

Физическо състояние

Бяло или зеленикаво-бяло твърдо вещество под формата на кристали.

Молекулно тегло

159,61 g / mol

Точка на топене

При 560 ° C се разлага.

плътност

3,60 g / cm ³

разтворимост

22 g / 100 g вода при 25 ° C. Неразтворим в етанол.

Химични свойства

Когато се подлага на влажност на въздуха под 30 ° С, тя се превръща в пентахидратно съединение CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Водните му разтвори са сини поради образуването на хексаакуокоптер (II) ²⁺ йон, който произвежда споменатото оцветяване. В този йон две от водните молекули са по-далеч от металния атом от останалите четири.

Деформирана структура на хексаакуокопъра (II) ²⁺ йон. Benjah-bmm27 / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

Това се дължи на така наречения ефект на Ян-Телер, който предсказва, че този тип система ще изпита изкривяването, причинено от факта, че Cu ²⁺ има електронна структура, която завършва в d ⁹, тоест непълна орбитална (би била пълна, ако ще бъде d ¹⁰).

Ако амоняк (NH ₃) се добавя към тези разтвори, комплекси се образуват в която NH ₃ последователно измества водните молекули. Те се формират например от ²⁺ до ²⁺.

Когато CuSO ₄ се нагрява до разлагане, той излъчва токсични газове и се превръща в Curic оксид CuO.

Получаване

Безводен меден сулфат може да се получи чрез пълно обезводняване на пентахидратното съединение, което се постига чрез нагряването му, докато водните молекули се изпарят.

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

В пентахидратиран съединението е синьо, така че когато кристализационна вода се губи, на бял безводен CuSO ₄ се получава.

Приложения

Някои от употребите му се припокриват с тази на пентахидратното съединение. Други са специфични за безводната субстанция.

Като антибактериално средство

Има потенциал като антимикробно средство. Той се използва от хиляди години, включително в културите на Южна и Централна Америка, за предотвратяване на инфекция на раната с помощта на марля, напоена в разтвор на това съединение.

Счита се, че в механизма на тяхната антибактериална активност Cu ²⁺ йони образуват хелати с ензими, които са от решаващо значение за клетъчните функции на бактериите, деактивирайки ги. Те също така индуцират образуването на хидроксилни радикали OH •, които увреждат мембраните на бактериите и тяхната ДНК.

CuSO ₄ може да работи срещу някои патогенни бактерии. Автор: Герд Алтман. Източник: Pixabay

Наскоро беше съобщено, че следите от CuSO ₄ могат да повишат антимикробната активност на природните продукти, богати на полифеноли, като екстракти от нар и инфузии на някои видове чаени растения.

Във ветеринарните приложения

Използва се като антисептик и стягащо средство за лигавиците и за лечение на конюнктивит и външен отит. Използва се за провеждане на терапевтични или профилактични бани, за да се избегне гниене на краката на говеда, овце и други бозайници.

Водните разтвори на CuSO _{4 се} използват за лекуване на копитата на говеда. Автори: Ингрид и Стефан Меличар. Източник: Pixabay

Той служи като разяждащо средство за некротични маси по крайниците на говеда, стоматитни язви и гранулирана тъкан от тях. Използва се като фунгицид при лечение на трихофития и гъбични заболявания на кожата.

Използва се също като подхранващо средство (средство за предизвикване на повръщане) при прасета, кучета и котки; като антидиарейно стягащо средство за телета и за контрол на чревната монилиаза при домашните птици и трихомониазата при пуйки.

Като добавка в храните за животни

Медният сулфат се използва като добавка в много малки количества за хранене на говеда, свине и домашни птици. Използва се за лечение на недостиг на мед при преживни животни. При свинете и домашните птици се използва като стимулант на растежа.

Медта е идентифицирана като важна за биосинтезата на хемоглобин при бозайници, сърдечно-съдовата структура, синтеза на костен колаген, ензимните системи и репродукцията.

Както бе споменато в предишния раздел, той може да се прилага и като лекарство за борба с болестта. Въпреки това нивата на добавки и / или лекарства трябва да бъдат внимателно наблюдавани.

Домашните птици и техните яйца могат да бъдат засегнати от излишния меден сулфат в диетата им. Автор: Pexels Източник: Pixabay

От определено количество, което зависи от всеки вид, може да настъпи намаляване на растежа, загуба на апетит и тегло, увреждане на определени органи и дори смърт на животни.

Например при пилета добавките с 0,2% или повече намаляват приема на храна с последващата загуба на тегло, намалено производство на яйца и дебелината на черупките им.

В селскостопански приложения

В системите за биологично производство не е разрешено използването на синтетични фунгициди, приемат се само продукти на базата на мед и сяра, като меден сулфат.

Например, някои гъбички, които атакуват ябълковите растения, като Venturia inaequalis, се убиват с това съединение. Смята се, че Cu ²⁺ йони вероятно са способни да навлизат в гъбичните спори, да денатурират протеините и да блокират различни ензими.

Медният сулфат се използва за борба с някои гъбички, които атакуват ябълки. Алгерд от lt.wikipedia / Public domain. Източник: Wikimedia Commons.

Значение на медта в растенията

Елементът мед е важен във физиологичните процеси на растенията като фотосинтеза, дишане и защита срещу антиоксиданти. Както дефицитът на този елемент, така и неговият излишък генерират реактивни кислородни видове, които са вредни за техните молекули и структури.

Обхватът на концентрациите на мед за оптимален растеж и развитие на растенията е много тесен.

Нежелани ефекти върху селското стопанство

Когато този продукт се използва в излишък при селскостопански дейности, той може да бъде фитотоксичен, да причини преждевременно развитие на плодовете и да промени цвета им.

Освен това медта се натрупва в почвата и е токсична за микроорганизмите и земните червеи. Това противоречи на концепцията за биологично земеделие.

Въпреки че CuSO ₄ се използва в биологичното земеделие, той може да бъде вреден за земните червеи. Автор: Патриша Мейн Деграв. Източник: Pixabay

При катализа на химични реакции

Безводен CuSO ₄ служи като катализатор на различни реакции на органични карбонилни съединения с диоли или техните епоксиди, образуващи диоксолани или ацетониди. Благодарение на това съединение реакциите могат да се провеждат при леки условия.

Пример за реакция, при която безводен CuSO ₄ действа като катализатор. Автор: Marilú Stea.

Съобщава се също, че нейното каталитично действие позволява дехидратиране на вторични, третични, бензилови и алилови алкохоли до съответните им олефини. Реакцията се провежда много просто.

Чистият алкохол се нагрява заедно с безводната CuSO ₄ при температура 100-160 ° С за време от 0,5-1,5 часа. Това води до дехидратация на алкохола и олефинът се дестилира чисто от реакционната смес.

Дехидратация на алкохол от безводен меден (II) сулфат. Автор: Marilú Stea.

Като дехидратиращо средство

Това съединение се използва в химическите лаборатории като изсушител. Използва се за дехидратиране на органични течности като разтворители. Той абсорбира вода, образувайки пентахидратното съединение CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Когато бял безводен CuSO ₄ абсорбира вода, той се превръща в синьо пентахидратно съединение CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Източник: Wikimedia Commons.

За подобряване на полимерите

Безводен CuSO ₄ се използва за подобряване свойствата на някои полимери, като им позволява да се рециклира.

Например, частици от съединението в ацетон са смесени с акрилонитрил-бутадиенов каучук в специална мелница, опитвайки се да направи частиците CuSO ₄ много малки.

Медният сулфат подобрява точките на свързване на полимера, образувайки смес с висока якост, твърдост и изненадваща гъвкавост.

При прекратени терапевтични приложения

В миналото разтворите на меден сулфат са били използвани за промиване на стомаха, когато някой е страдал от отравяне с бял фосфор. Разтворът обаче бързо се разбърква, за да се избегне отравяне с мед.

Разтворите на това съединение се използват също заедно с други вещества за локално приложение при фосфорни изгаряния на кожата.

Понякога те са служили при определени форми на хранителна анемия при деца и при недостиг на мед при субекти, които са получавали парентерално хранене, тоест хора, които не могат да се хранят през устата.

Някои лосиони за екзема, импетиго и интертриго съдържат CuSO ₄. Разтворите се използват като стягащо средство при очни инфекции. Понякога кристалите се прилагали директно върху изгаряния или язви.

Всички тези приложения вече не се извършват поради токсичността, която може да предизвика излишъкът от това съединение.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Меден сулфат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
3. Montag, J. et al. (2006 г.). Проучване in vitro за постинфекционните дейности на меден хидроксид и меден сулфат срещу конидиите от Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Възстановена от link.springer.com.
4. Holloway, AC et al. (2011 г.). Засилване на антимикробните активности на целия и субфракциониран бял чай чрез добавяне на меден (II) сулфат и витамин С срещу Staphylococcus aureus; механистичен подход. BMC Complement Altern Med 11, 115 (2011). Възстановени от bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Меден механизъм на поглъщане на транспортери с високоафинитетни COPT на Arabidopsis thaliana. Протоплазма 256, 161-170 (2019). Възстановена от link.springer.com.
6. Гримингер, П. (1977). Ефект на меден сулфат върху производството на яйца и дебелината на черупката. Наука за домашни птици 56: 359-351, 1977. Получено от academ.oup.com.
7. Hanzlik, RP и Leinwetter, M. (1978). Реакции на епоксиди и карбонилни съединения, катализирани от безводен меден сулфат. J. Org. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Възстановено от pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC и др. (1979). Медно изискване на бебешки прасета Фед пречистени диети. The Journal of Nutrition, том 109, брой 6, юни 1979 г., страници 939-948. Възстановени от academ.oup.com.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Безводен меден сулфат (II): Ефикасен катализатор за течно-фазова дехидратация на алкохоли. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Възстановено от pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018). Подобрена якост на опън на акрилонитрил-бутадиен каучук / безводен меден сулфатен композит, получен чрез координационно напречно свързване. Polym. Бул. 76, 1435-1452 (2019). Възстановена от link.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Нови антибактериални лекарства: Алтернативи на традиционните антибиотици. Мед. Напредък в микробната физиология. Възстановени от sciencedirect.com
12. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
13. Google Сайтове. Направете безводен меден сулфат. В домашната химия Парадокс. Възстановени от sites.google.com.