МЕДЕН СУЛФАТ ПЕНТАХИДРАТ: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2026

В пентахидрат меден сулфат е неорганично съединение, състояща се от мед елементи (Си), сяра (S), кислород (О) и вода (H ₂ O). Съдържа медни (II) (Cu ²⁺) и сулфатни (SO ₄ ^2-) йони. Химичната му формула е CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

В природата се среща, образувайки минерала халкантит или калкантит, наричан още халклаза или калклаза. Това е синьо кристално твърдо вещество.

Кристал от меден сулфат пентахидрат CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Автор: Überraschungsbilder. Източник: Wikimedia Commons.

Използва се като хранителна добавка за някои животни като преживни животни, свине и домашни птици. В селското стопанство той служи като пестицид. В минната дейност тя позволява да се възстановяват други метали.

Поради синия си оттенък, той се използва за оцветяване на тъкани и метали. Използва се за отлагане на метална мед върху целулозни влакна за получаване на електропроводими тъкани. Използва се и за приготвяне на наночастици от мед и неговите оксиди, с различни приложения.

Във високи концентрации може да бъде токсичен за фауната и флората, поради което понякога се използва за елиминиране на вредители (животни или растения) от водна среда като лагуни и естествени водоеми.

структура

Това съединение се образува от елемента мед в окислителното му състояние +2 и сулфатния анион. Последният има серен атом с валентност +6, заобиколен от четири кислородни атома, всеки с валентност -2. По този начин сулфатният йон има два отрицателни заряда.

Той също има 5 водни молекули в структурата си. На следващата фигура можете да видите как различните атоми са подредени в кристала.

Структура на CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Автор: Smokefoot. Източник: Wikimedia Commons.

Cu ²⁺ (оранжеви сфери) се координира едновременно с 4 H ₂ O молекули (кислород = червен; водород = бял) и с 2 кислородни атома на SO ₄ ^2- (сяра = жълто). В един от фигура H ₂ O молекули е видно свобода, но е част от кристалната структура.

номенклатура

Халкантитов минерал CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Автор: Archaeodontosaurus. Източник: Wikimedia Commons.

• Меден сулфат пентахидрат
• Медните (II) задушават пентахидрат
• Bluejack
• Син камък (от английски син камък)
• Халкантит, калкантит, халклаза или калаклаза

Имоти

Физическо състояние

Синьо кристално твърдо вещество.

Молекулно тегло

249.686 g / mol

Точка на топене

При достигане на 110 ºC се разлага.

плътност

2286 грама / см ³

разтворимост

Разтворим във вода: 22,0 g / 100 g вода при 25 ° C. Разтворим в метанол (CH ₃ OH). Слабо разтворим в етанол (CH ₃ CH ₂ OH).

Химични свойства

Когато това съединение влиза в контакт с вода, той се разтваря, образувайки йони Cu ²⁺ и SO ₄ ^2-. Разтворимостта му във вода намалява значително, ако във водата има сярна киселина.

H ₂ SO ₄ осигурява SO ₄ ^2- йони и неговото присъствие генерира ефекта на "общ йон", тъй като този йон присъства в меден сулфат пентахидрат. Разтварянето може да се изрази така:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (твърда) + вода ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ^2- + вода

Следователно, ако SO ₄ ^2- серната киселина вече присъства в разтвор, равновесието се измества наляво, тоест към образуването на твърдото вещество и по този начин разтворимостта намалява.

Получаване

Един от начините за получаване на меден сулфат пентахидрат е чрез разтваряне на минерала малахит във воден разтвор на сярна киселина (H ₂ SO ₄) при контролирана температура. Малахитът съдържа Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃ с други примеси, като желязо.

Нечистият разтвор на мед (II) се обработва с водороден пероксид (H ₂ O ₂), за да се гарантира, че примесите от желязо (II) (Fe ²⁺) се превръщат в желязо (III) (Fe ³⁺). Последният се утаява под формата на железен хидроксид (Fe (OH) ₃), като се използва натриев хидроксид (NaOH).

Утаяването означава, че в разтвора се образуват частици от неразтворимо твърдо вещество, което пада на дъното на контейнера, който го съдържа.

Поява на концентриран разтвор на CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Автор: PublicDomainPictures. Източник: Pixabay

Получената смес се филтрува за отстраняване на твърдия Fe (ОН) ₃ и останалата течност се обработва с етанол (C ₂ H ₅ OH), метанол (CH ₃ OH) или сярна киселина, за да се утаят всички МС ²⁺ йони като на CuSO _{4 •} 5Н ₂ O.

Когато се добави етанол, например, има по-малко вода, така че йони Cu ²⁺ и SO ₄ ^2- са в разтвор и са склонни да се свързват заедно. Действа като дехидратор. Колкото повече етанол добавяте, толкова по-твърд се образува.

Утаеното твърдо вещество може да се прекристализира за пречистване. За да направите това, той се разтваря във вода при температура 80-90 ° C и след това разтворът се охлажда до 25-30 ° C. Пентахидратното съединение се утаява и примесите остават в разтвор.

Приложения

Той има широк спектър от търговски приложения.

В селското стопанство той служи като пестицид, инсектицид, хербицид, фунгицид, гермицид и почвена добавка. Във ветеринарните терапии се използва като антихелминтик, фунгицид и еметик (за предизвикване на повръщане).

Използва се като син или зелен пигмент в оцветители и оцветители, като съчетание в оцветяването на тъкани и метали. Също като тонер за печат на снимки и като реагент за засилване на негативите.

Използва се в минната дейност като флотационен реагент за възстановяване на цинк и олово. Използва се за производството на други медни съединения, използва се при дъбене на кожа и за запазване на дървесината.

В храните за животни

Това съединение се използва в диетата на свине в много малки количества като стимулатор на растежа, особено във фазата след отбиване. Механизмът, по който има този ефект, все още е неизвестен.

Някои изследователи твърдят, че намалява популацията на патогенни или вредни бактерии в червата на животните и следователно благоприятства техния растеж.

С CuSO _{4 •} 5H ₂ O може да се насърчи развитието на отбити прасенца. Автор: MabelAmber. Източник: Pixabay

Други учени посочват, че подобрява здравето на червата на тези животни, но някои изследвания показват, че интравенозното инжектиране на мед също подобрява растежа им.

Той е бил използван със същата цел при домашните птици и е бил използван при недостиг на мед при преживните животни.

При синтеза на наночастиците

Меден сулфат пентахидрат е била използвана за получаване на смесени наночастици от мед и меден (I) оксид (Cu / Cu ₂ О).

Наночастиците са изключително малки структури, които могат да се видят само чрез електронен микроскоп.

Cu / Cu ₂ О прах под формата на наночастици се прилага в катализа или ускоряване на химични реакции, в полупроводници и антимикробни материали, наред с други приложения.

В проучвания за борба с вредители

CuSO _{4 •} 5H ₂ O се използва в експерименти, за да се оцени токсичността му към охлюви на canaliculata видове Pomacea.

Това са мекотели, родни в тропическите райони на Южна Америка, които обитават различни видове екосистеми, от блатата и лагуните до езерата и реките.

Те се изучават, защото някои паразити гостоприемници като Schistosoma mansoni (трематода, която причинява болест на bilharzia). Охлювите също могат да бъдат вредни за земеделските култури в наводнените райони.

Черупки на охлювите Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

Яйца, отложени от охлюви върху водно растение. Тези охлюви понякога са вредител, който може да бъде контролиран с CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, Национален институт по паразитни болести / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Източник: Wikimedia Commons.

Според изследванията, водните разтвори на меден сулфат пентахидрат са изключително токсични за тези охлюви, така че това съединение може да се използва за елиминиране на мекотели от заразени райони.

Според някои изследвания това е така, защото охлювът няма нужда от медния йон, така че просто контактът с този йон би бил достатъчен за настъпването на смъртта на животното.

В електропроводими тъкани

Това съединение се използва за получаване на текстилни материали с интегрирани сензори за електричество. Този тип плат се използва в устройства за съхранение на електроенергия, сензори за налягане, фотодетектори и светлинни екрани.

За да се получат електропроводими тъкани, полусинтетично изтъкано целулозно влакно, наречено "Lyocell", е покрито с метална мед. Покритието се извършва по неелектролитичен начин, като се започне от разтвор на CuSO4 • 5H2O и други помощни химични съединения.

Lyocell влакно. Този тип плат се използва при тестове за медно покритие. Доброжинецки / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

Получената по този начин тъкан може да предава електрически сигнал дори при условия на деформация или разтягане, като същевременно поддържа висока проводимост.

Ефекти върху околната среда

Както вече беше обяснено, CuSO _{4 •} 5H ₂ O, когато са разтворени във вода, генерира мед (II) йони.

Въпреки че медта е от съществено значение при ниски концентрации за клетъчната дейност на живите организми, при високи концентрации тя може да бъде токсична и дори да причини смърт.

Следователно присъствието на споменатия йон в околната среда представлява риск за животните и растенията. Във водните екосистеми той може да се натрупва биологично в живи същества и в хранителната верига, причинявайки щети.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O може да бъде вредно за водна среда. Автор: JamesDeMers. Източник: Pixabay

В действителност в някои преживявания е установено, че замърсяването на водната среда с меден сулфат пентахидрат води до намаляване на биомасата на някои водни растения.

Което означава, че растенията растат по-малко в присъствието на тази сол във високи концентрации.

Препратки

1. Lide, DR (редактор) (2003). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
2. Kokes, H. et al. (2014). Разтваряне на мед и желязо от малахитова руда и утаяване на меден сулфат пентахидрат чрез химичен процес. Engineering Science and Technology, Международен журнал. 2014; 17 (1): 39-44. Възстановени от sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP и Peixoto, MN (2015). Намаляване на биомасата на Salvinia molesta изложени на меден сулфат пентахидрат (CuSO ₄.5Н ₂ О). Преподобна атмосфера. Вода 2015; 10 (3): 520-529. Възстановено от doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). Гъвкав сензор за текстилна деформация на базата на медно покрита целулозна тъкан от лиоцел Полимери 2019, 11, 784. Възстановени от mdpi.com.
5. Pitelli, RA и др. (2008 г.). Остра токсичност на меден сулфат и воден екстракт от изсушени листа от неем върху охлюви (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Възстановено от doaj.org.
6. Badawy, SM et al. (2015). Синтез, характеризиране и каталитична активност на наночастиците Cu / Cu2O, приготвени във водна среда. Бюлетин за химическо реагиране и катализа. 2015; 10 (2): 169-174. Възстановено от doaj.org.
7. Justel, FJ et al (2014). Разтворимости и физични свойства на наситени разтвори в медния сулфат + сярна киселина + морска вода при различни температури. Бразилско списание за химическо инженерство. 2015; 32 (3): 629-635. Възстановено от doaj.org.
8. Парк, CS и Ким, BG (2016). Ин витро разтворимост на меден (II) сулфат и дикопер хлорид трихидроксид за прасета. Азиатски австралийски. J. Anim. Sci. 2016; 29 (11): 1608-1615. Възстановено от doaj.org.
9. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Меден сулфат пентахидрат. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Уикипедия (2020). Chalcanthite. Възстановено от en.wikipedia.org.