SÍRAN MEĎNATÝ (CUSO4): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, ZÍSKAVANIE, POUŽITIE - CHÉMIA - 2025

Skalice je anorganická zlúčenina skladajúci sa z prvkov meď (Cu), síra (S) a kyslík (O). Jeho chemický vzorec je CuSO ₄ . Meď je v oxidačnom stave +2, síra +6 a kyslík má valenciu -2.

Je to biela tuhá látka, ktorá sa po vystavení vlhkosti v prostredí stáva jej modrým pentahydrátom CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Biela tuhá látka sa získa zahrievaním modrej na odstránenie vody.

Bezvodný síran meďnatý (CuSO ₄ ) (bez vody vo svojej kryštalickej štruktúre). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Po stáročia sa používa ako antibakteriálne činidlo na liečenie rán u ľudí a zvierat. Funguje tiež ako fungicíd, ako adstringent, ako proti hnačka a na kontrolu črevných chorôb u zvierat. Používa sa tiež ako antimykotikum v rastlinách.

Niektoré z jeho použití sa však prerušili, pretože jej nadbytok môže byť toxický pre ľudí, zvieratá a rastliny. Rozsah koncentrácie, v ktorom sa môže použiť, je úzky a závisí od druhu.

Používa sa ako katalyzátor pri chemických reakciách a ako sušidlo pre rozpúšťadlá. Umožňuje zlepšiť odolnosť a flexibilitu niektorých polymérov.

Nadmerné množstvo tejto zlúčeniny môže byť škodlivé v pôde, pretože je toxické pre mikroorganizmy prospešné pre rastliny.

štruktúra

Síran meďnatý je tvorený iónom medi (Cu ²⁺ ) a iónov síranu (SO ₄ ^2- ).

Iónová štruktúra síranu meďnatého. Autor: Marilú Stea.

V dôsledku straty dvoch elektrónov má ión medi (II) túto elektronickú konformáciu:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Je vidieť, že má nekompletný 3d orbitál (má 9 elektrónov namiesto 10).

názvoslovie

• Bezvodý síran meďnatý
• Síran meďnatý
• Síran meďnatý

vlastnosti

Fyzický stav

Biela alebo zelenkavo biela tuhá látka vo forme kryštálov.

Molekulová hmotnosť

159,61 g / mol

Bod topenia

Pri 560 ° C sa rozkladá.

Hustota

3,60 g / cm ³

rozpustnosť

22 g / 100 g vody pri 25 ° C Nerozpustný v etanole.

Chemické vlastnosti

Keď je vystavený vlhkosti vzduchu 30 ° C, stáva sa pentahydrát zlúčenina CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Jeho vodné roztoky sú modré vďaka tvorbe iónu hexaacuocopper (II) ^2+, ktorý spôsobuje uvedené zafarbenie. V tomto ióne sú dve molekuly vody ďalej od atómu kovu ako ostatné štyri.

Deformovaná štruktúra iónu hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / verejné vlastníctvo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Je to kvôli takzvanému Jahn-Tellerovmu efektu, ktorý predpovedá, že tento typ systému zažije skreslenie spôsobené skutočnosťou, že Cu ²⁺ má elektronickú štruktúru, ktorá končí v d ⁹ , to znamená neúplnú orbitálnu (bolo by úplné, keby bude d ¹⁰ ).

Ak amoniak (NH ₃ ), sa pridá do týchto riešení, komplexy sa tvoria, v ktorom NH ₃ postupne vytláča molekuly vody. Tvoria sa napríklad od ²⁺ do ²⁺ .

Pri CuSO ₄ sa zahrieva na teplotu rozkladu, vysiela toxické plyny a stane sa oxid meďnatý CuO.

získanie

Bezvodý síran meďnatý sa môže získať úplnou dehydratáciou pentahydrátovej zlúčeniny, čo sa dosiahne zahrievaním, kým sa molekuly vody neodparia.

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

Pentahydratovaného zlúčenina je modrá, takže keď dôjde k strate kryštálovej vody sa biela bezvodý CuSO ₄ sa získa .

aplikácia

Niektoré z jeho použití sa prekrývajú s použitím pentahydrátovej zlúčeniny. Ostatné sú špecifické pre bezvodú látku.

Ako antibakteriálne činidlo

Má potenciál ako antimikrobiálne činidlo. Používa sa už tisíce rokov, a to aj v južných a stredoamerických kultúrach, na prevenciu infekcie rán pomocou gázy namočenej v roztoku tejto zlúčeniny.

Odhaduje sa, že v mechanizme ich antibakteriálnej aktivity tvoria ióny Cu ²⁺ cheláty s enzýmami, ktoré sú rozhodujúce pre bunkové funkcie baktérií, a deaktivujú ich. Indukujú tiež tvorbu hydroxylových radikálov OH •, ktoré poškodzujú membrány baktérií a ich DNA.

CuSO ₄ môže pracovať proti niektorým patogénnym baktériám. Autor: Gerd Altmann. Zdroj: Pixabay.

Nedávno bolo oznámené, že stopy CuSO ₄ môže zvýšiť antimikrobiálnu aktivitu prírodných produktov s vysokým obsahom polyfenolov, ako sú výťažky z granátového jablka a infúziami niektorých druhov čajovníkov.

Vo veterinárnych aplikáciách

Používa sa ako antiseptikum a adstringentné na sliznice a na liečbu konjunktivitídy a vonkajšej zápaly stredného ucha. Používa sa na vykonávanie terapeutických alebo profylaktických kúpeľov, aby sa zabránilo hnilobe končatín hovädzieho dobytka, oviec a iných cicavcov.

Vodné roztoky CuS04 _sa používajú na liečenie kopyt hovädzieho dobytka. Autori: Ingrid und Stefan Melichar. Zdroj: Pixabay.

Slúži ako žieravina pre nekrotické masy na končatinách hovädzieho dobytka, vredy stomatitídy a ich zrnité tkanivá. Používa sa ako fungicíd pri liečbe kožných ochorení pliesní a hubových ochorení.

Používa sa tiež ako emetikum (látka na vyvolanie zvracania) u ošípaných, psov a mačiek; ako antidiaročný adstringent pre teľatá a na kontrolu črevnej moniliózy u hydiny a trichomoniázy u moriek.

Ako doplnok do krmiva pre zvieratá

Síran meďnatý sa používa ako doplnok vo veľmi malom množstve na kŕmenie hovädzieho dobytka, ošípaných a hydiny. Používa sa na liečbu nedostatku medi v prežúvavcoch. V prípade ošípaných a hydiny sa používa ako stimulátor rastu.

Meď bola identifikovaná ako nevyhnutná pre biosyntézu hemoglobínu cicavcov, kardiovaskulárnu štruktúru, syntézu kostného kolagénu, enzýmové systémy a reprodukciu.

Ako je uvedené v predchádzajúcej časti, môže sa tiež podávať ako liek na kontrolu choroby. Hladiny suplementácie a / alebo medikácie by sa však mali dôkladne monitorovať.

Hydinu a ich vajcia môže ovplyvniť nadbytok síranu meďnatého v potrave. Autor: Pexels. Zdroj: Pixabay.

Z určitého množstva, ktoré závisí od každého druhu, môže dôjsť k poklesu rastu, strate chuti do jedla a hmotnosti, k poškodeniu určitých orgánov a dokonca k smrti zvierat.

Napríklad u kurčiat sa doplnením o 0,2% alebo viac znižuje ich príjem potravy s následnou stratou hmotnosti, znížením produkcie vajec a hrúbkou škrupín.

V poľnohospodárskych aplikáciách

V systémoch ekologickej výroby nie je dovolené používať syntetické fungicídy, akceptujú sa iba výrobky na báze medi a síry, ako napríklad síran medi.

Napríklad touto hubou sa ničia niektoré huby, ktoré napadajú rastliny jabĺk, ako je Venturia inaequalis. Predpokladá sa, že ióny Cu ²⁺ sú schopné vstúpiť do hubovej spóry, denaturovať proteíny a blokovať rôzne enzýmy.

Síran meďnatý sa používa na boj proti niektorým hubám, ktoré napadajú jablká. Algirdas na lt.wikipedia / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Význam medi v rastlinách

Prvok medi je dôležitý vo fyziologických procesoch rastlín, ako je fotosyntéza, dýchanie a obrana proti antioxidantom. Nedostatok tohto prvku a jeho prebytok vytvárajú reaktívne druhy kyslíka, ktoré sú škodlivé pre ich molekuly a štruktúry.

Rozpätie koncentrácií medi pre optimálny rast a vývoj rastlín je veľmi úzke.

Nepriaznivé účinky na poľnohospodárstvo

Ak sa tento produkt používa v poľnohospodárskej činnosti vo väčšej miere, môže byť fytotoxický, spôsobiť predčasný vývoj ovocia a zmeniť farbu.

Meď sa navyše hromadí v pôde a je toxická pre mikroorganizmy a dážďovky. To je v rozpore s koncepciou ekologického poľnohospodárstva.

Hoci CuSO ₄ sa používa v ekologickom poľnohospodárstve môže byť škodlivé pre dážďovky. Autor: Patricia Maine Degrave. Zdroj: Pixabay.

Pri katalýze chemických reakcií

Bezvodný CuSO ₄ slúži ako katalyzátor pre rôzne reakcie organických karbonylových zlúčenín s diol alebo ich epoxidy, ktoré dioxolán alebo acetonid. Vďaka tejto zlúčenine sa reakcie môžu uskutočňovať za miernych podmienok.

Príklad reakcie, v ktorej bezvodného CuSO ₄ pôsobí ako katalyzátor. Autor: Marilú Stea.

Tiež sa uvádza, že jeho katalytický účinok umožňuje dehydratovať sekundárne, terciárne, benzylové a alylalkoholy na ich zodpovedajúce olefíny. Reakcia sa uskutočňuje veľmi jednoducho.

Čistý alkohol sa zahrieva spolu s bezvodým CuSO _4, pri teplote 100-160 ° C počas 0,5-1,5 hodiny. To vedie k dehydratácii alkoholu a olefín sa z reakčnej zmesi destiluje čisto.

Dehydratácia alkoholu pomocou bezvodého síranu meďnatého. Autor: Marilú Stea.

Ako dehydratačné činidlo

Táto zlúčenina sa používa v chemických laboratóriách ako sušidlo. Používa sa na dehydratáciu organických kvapalín, ako sú rozpúšťadlá. Absorbuje vodu za vzniku pentahydrátu zlúčeniny CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Keď sa biela bezvodý CuSO ₄ absorbuje vodu prevedie na modrú pentahydrátu zlúčeniny CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Zlepšiť polyméry

Bezvodný CuSO ₄ bol použitý na zvýšenie výkonu určitých polymérov, pričom umožňuje, aby boli recyklovateľné.

Napríklad, častice zlúčeniny v acetóne bolo zmiešané s akrylonitril-butadiénového kaučuku v špeciálnom mlynu, snaží sa CuSO ₄ častice veľmi malé.

Síran meďnatý zlepšuje väzbové body polyméru a vytvára zmes s vysokou pevnosťou, tvrdosťou a prekvapujúcou flexibilitou.

Pri ukončených terapeutických aplikáciách

V minulosti sa roztoky síranu meďnatého používali na výplach žalúdka, keď niekto trpel otravou bielym fosforom. Roztok sa však okamžite premiešal, aby sa zabránilo otrave meďou.

Roztoky tejto zlúčeniny sa tiež použili spolu s ďalšími látkami na lokálne aplikácie na popáleniny fosforu na koži.

Niekedy slúžili pri určitých formách výživovej anémie u detí a pri nedostatku medi u subjektov, ktoré dostávali parenterálnu výživu, tj ľudí, ktorí sa nemôžu kŕmiť ústami.

Určité ekzém, impetigo, a intertrigo pleťové vody obsiahnutej CuSO ₄ . Roztoky boli použité ako adstringentné pri očných infekciách. Niekedy boli kryštály aplikované priamo na popáleniny alebo vredy.

Všetky tieto aplikácie sa už nevykonávajú kvôli toxicite, ktorú môže vyvolať nadbytok tejto zlúčeniny.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Síran meďnatý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (editor) (2003). CRC Príručka chémie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. a kol. (2006). Štúdia in vitro o postinfekčných činnostiach hydroxidu meďnatého a síranu meďnatého proti konídiu Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem., 2006, 54, 893 - 899. Obnovené z odkazu.springer.com.
4. Holloway, AC a kol. (2011). Zvýšenie antimikrobiálnych aktivít celého a subfrakcionovaného bieleho čaju pridaním síranu meďnatého a vitamínu C proti Staphylococcus aureus; mechanický prístup. Doplnok BMC Alternat. Med. 11, 115 (2011). Obnovené z bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. a kol. (2018). Mechanizmus absorpcie medi vysoko afinitných transportérov COPT u Arabidopsis thaliana. Protoplasm 256, 161 - 170 (2019). Obnovené z odkazu.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Vplyv síranu meďnatého na produkciu vajec a hrúbku škrupiny. Pouicken Science 56: 359-351, 1977. Zdroj: acad.oup.com.
7. Hanzlik, RP a Leinwetter, M. (1978). Reakcie epoxidov a karbonylových zlúčenín katalyzovaných pomocou bezvodého síranu meďnatého. J. Org. Chem., Zv. 43, č. 3, 1978. Získané z pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC a kol. (1979). Medená požiadavka na kŕmenie detských ošípaných krmivom. The Journal of Nutrition, zväzok 109, vydanie 6, jún 1979, strany 939-948. Obnovené z webuadem.oup.com.
9. Hoffman, RV a kol. (1979). Síran bezvodého meďnatého (II): efektívny katalyzátor na dehydratáciu alkoholov v kvapalnej fáze. J. Org. Chem., 1980, 45, 917 - 919. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
10. Shao, C. a kol. (2018). Zlepšená pevnosť v ťahu kompozitov z akrylonitril-butadiénového kaučuku / bezvodého síranu meďnatého pripravených koordinovaným zosieťovaním. Poly. Bull. 76, 1435 - 452 (2019). Obnovené z odkazu.springer.com.
11. Betts, JW a kol. (2018). Nové antibakteriálne látky: alternatívy k tradičným antibiotikám. Meď. Pokroky v mikrobiálnej fyziológii. Obnovené zo stránky sciusalirect.com
12. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
13. Webové stránky Google. Vytvorte bezvodý síran meďnatý. In Paradox Home Chemistry. Obnovené zo stránok sites.google.com.