PENTAHYDRÁT SÍRANU MEĎNATÉHO: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Pentahydrát síranu meďnatého je anorganická zlúčenina skladajúci sa z prvkov meď (Cu), síra (S), kyslík (O) a vodu (H ₂ O). Obsahuje meď (II), (Cu ²⁺ ) a síran (SO ₄ ² ) ióny . Jeho chemický vzorec je CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

V prírode sa zistilo, že tvorí minerálny chalcantit alebo kalcantit, tiež nazývaný kalaláza alebo kalcáza. Je to modrá kryštalická pevná látka.

Kryštál pentahydrátu síranu meďnatého CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Autor: Überraschungsbilder. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používa sa ako potravinový doplnok pre niektoré zvieratá, ako sú prežúvavce, ošípané a hydina. V poľnohospodárstve slúži ako pesticíd. Pri ťažbe umožňuje získavanie ďalších kovov.

Vďaka svojmu modrému odtieňu sa používa na farbenie tkanín a kovov. Používa sa na nanášanie kovovej medi na celulózové vlákna na získanie elektricky vodivých textílií. Používa sa tiež na prípravu nanočastíc medi a jej oxidov s rôznymi aplikáciami.

Pri vysokých koncentráciách môže byť toxický pre faunu a flóru, preto sa niekedy používa na odstránenie škodcov (živočíchov alebo rastlín) z vodných prostredí, ako sú lagúny a prírodné rybníky.

štruktúra

Táto zlúčenina je tvorená prvkom medi v oxidačnom stave +2 a sulfátovým aniónom. Ten má atóm síry s valenciou +6 obklopený štyrmi atómami kyslíka, každý s valenciou -2. Týmto spôsobom má síranový ión dva záporné náboje.

Vo svojej štruktúre má tiež 5 molekúl vody. Na nasledujúcom obrázku môžete vidieť, ako sú rôzne atómy usporiadané v kryštáli.

Štruktúra CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Autor: Smokefoot. Zdroj: Wikimedia Commons.

Cu ²⁺ (oranžová guľa) je koordinovaný súčasne so 4 molekulami H ₂ O (kyslík = červená atómu vodíka = biela) a s 2 atómami kyslíka SO ₄ ^2- (síra = žltá). V obrázku jedna zo skupín H ₂ O molekúl je vo zdanlivej slobode, ale je časť kryštalickej štruktúry.

názvoslovie

Chalkanitový minerál CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Autor: Archaeodontosaurus. Zdroj: Wikimedia Commons.

• Pentahydrát síranu meďnatého
• Meď (II) má pentahydrát
• Bluejack
• Modrý kameň (z anglického modrého kameňa)
• Chalcantite, calcantite, chalclase alebo calclase

vlastnosti

Fyzický stav

Modrá kryštalická tuhá látka.

Molekulová hmotnosť

249,686 g / mol

Bod topenia

Po dosiahnutí teploty 110 ° C sa rozkladá.

Hustota

2286 g / cm ³

rozpustnosť

Rozpustný vo vode: 22,0 g / 100 g vody pri 25 ° C. Rozpustný v metanole (CH ₃ OH). Mierne rozpustný v etanole (CH ₃ CH ₂ OH).

Chemické vlastnosti

Táto zlúčenina, keď príde do styku s vodou, rozpustí, tvoriace ióny Cu ²⁺ a SO ₄ ^2- . Jeho rozpustnosť vo vode výrazne klesá, ak je vo vode prítomná kyselina sírová.

H ₂ SO ₄ poskytuje tak ₄ ^2- ióny a jeho prítomnosť generuje "spoločného iónu" efekt, pretože tento ión je prítomný v pentahydrátu síranu meďnatého. Rozpustenie možno vyjadriť takto:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (pevná látka) + voda ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ²⁺ voda

Z tohto dôvodu, ak je SO ₄ ² kyseliny sírovej , sa už v roztoku , sú rovnovážnej posunie vľavo, to znamená smerom k tvorbe pevnej látky a tak sa rozpustnosť znižuje.

získanie

Jedným zo spôsobov, ako získať pentahydrát síranu meďnatého sa rozpustí minerálne malachit vo vodnej kyseline sírovej (H ₂ SO ₄ ) pri kontrolovanej teplote. Malachit obsahuje Cu ₂ (OH) _2, CO ₃ s inými nečistotami, ako je železo.

Roztok nečisté meď (II) sa nechá reagovať s peroxidom vodíka (H ₂ O ₂ ), aby zabezpečili, že železo (II), (Fe ²⁺ ) nečistoty sú prevedené na železo (III), (Fe ³⁺ ). Ten sa vyzráža vo forme hydroxidu železitého (Fe (OH) ₃ ) s použitím hydroxidu sodného (NaOH).

Zrážanie znamená, že v roztoku sa tvoria častice nerozpustnej pevnej látky, ktorá padá na dno nádoby, ktorá ju obsahuje.

Vzhľad koncentrovaného roztoku CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Autor: PublicDomainPictures. Zdroj: Pixabay.

Výsledná zmes sa filtruje, aby sa odstránili pevné Fe (OH) ₃ a zostávajúce kvapalina sa zmieša s etanolom (C ₂ H ₅ OH), metanolu (CH ₃ OH), alebo kyseliny sírovej, aby sa vyzrážal všetky Cu ²⁺ iónov ako z CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Ak je napríklad pridaný etanol je k dispozícii menej vody, takže ióny Cu ²⁺ a SO ₄ ^2- , sú v roztoku a majú sklon sa viazať k sebe. Pôsobí ako dehydratátor. Čím viac etanolu pridáte, tým pevnejšie sa vytvorí.

Vyzrážaná pevná látka sa môže rekryštalizovať na čistenie. Za týmto účelom sa rozpustí vo vode pri teplote 80 až 90 ° C a potom sa roztok ochladí na 25 až 30 ° C. Pentahydrátová zlúčenina sa znovu zráža a nečistoty zostávajú v roztoku.

aplikácia

Má širokú škálu komerčných aplikácií.

V poľnohospodárstve slúži ako pesticíd, insekticíd, herbicíd, fungicíd, germicíd a pôdna prísada. Vo veterinárnych terapiách sa používa ako anthelmintikum, fungicíd a emetikum (na vyvolanie zvracania).

Používa sa ako modrý alebo zelený pigment vo farbách a farbivách, ako moridlo pri farbení tkanín a kovov. Tiež ako toner na tlač fotografií a ako činidlo na zosilnenie negatívov.

Používa sa pri ťažobných činnostiach ako flotačné činidlo na získavanie zinku a olova. Používa sa na výrobu ďalších zlúčenín medi, používa sa na činenie kože a na konzerváciu dreva.

V krmive pre zvieratá

Táto zlúčenina sa používa vo výžive ošípaných vo veľmi malom množstve ako rastový stimulátor, najmä v post-odstavovacej fáze. Mechanizmus, ktorým má tento účinok, je stále neznámy.

Niektorí vedci tvrdia, že znižuje populáciu patogénnych alebo škodlivých baktérií v črevách zvierat, a preto podporuje ich rast.

S CuSO _{4 •} 5H ₂ O, možno podporiť rozvoj odstavených prasiatok. Autor: MabelAmber. Zdroj: Pixabay.

Iní vedci naznačujú, že zlepšujú zdravie čriev týchto zvierat, ale podľa niektorých výskumov aj intravenózna injekcia medi zlepšuje ich rast.

Na rovnaký účel sa tiež používa v hydine a používa sa pri nedostatku medi u prežúvavcov.

Pri syntéze nanočastíc

Pentahydrát síranu meďnatého bol použitý na získanie zmesných nanočastíc medi a meď (I) oxid (Cu / Cu ₂ O).

Nanočastice sú veľmi malé štruktúry, ktoré je možné vidieť iba pomocou elektrónového mikroskopu.

Prášok Cu / Cu ₂ O vo forme nanočastíc sa okrem iného používa na katalýzu alebo urýchlenie chemických reakcií, v polovodičoch a v antimikrobiálnych materiáloch.

V štúdiách na kontrolu škodcov

CuSO _{4 •} 5H ₂ O bol použitý v pokusoch pre vyhodnotenie jeho toxicitu voči slimákov jednotlivých druhov canaliculata Pomacea.

Ide o mäkkýše pochádzajúce z tropických oblastí Južnej Ameriky, ktoré obývajú rôzne typy ekosystémov, od močiarov a lagún po jazerá a rieky.

Študujú sa preto, že niektorí hostitelia ľudských parazitov, ako napríklad Schistosoma mansoni (trematóda spôsobujúca bilharziu). Slimáky môžu byť škodlivé aj pre poľnohospodárske plodiny v zaplavených oblastiach.

Škrupiny slimákov Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Vajcia uložené slimákmi na vodnej rastline. Tieto slimáky sú niekedy škodcami, ktoré je možné regulovať pomocou CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, Národný inštitút parazitických chorôb / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Zdroj: Wikimedia Commons.

Podľa prehľadu štúdií sú vodné roztoky pentahydrátu síranu meďnatého pre tieto slimáky mimoriadne toxické, takže túto zlúčeninu je možné použiť na odstránenie mäkkýšov z napadnutých oblastí.

Podľa niektorých výskumov je to tak preto, že slimák nepotrebuje medený ión, takže stačil len kontakt s týmto iónom, aby došlo k smrti zvieraťa.

V elektricky vodivých tkaninách

Táto zlúčenina sa používa na získanie textilných materiálov s integrovanými elektrickými snímačmi. Tento druh látky sa používa v zariadeniach na uchovávanie elektrickej energie, tlakových senzoroch, fotodetektoroch a obrazovkách emitujúcich svetlo.

Na získanie elektricky vodivých textílií je polosyntetické tkané celulózové vlákno zvané „Lyocell“ potiahnuté kovovou meďou. Poťah sa uskutočňuje neelektrolytickým spôsobom vychádzajúc z roztoku CuSO4.5H20 a ďalších pomocných chemických zlúčenín.

Lyocellové vlákno. Tento typ látky sa použil pri testoch pokovovania meďou. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Tkanina získaná týmto spôsobom môže prenášať elektrický signál dokonca aj za deformačných alebo napínacích podmienok pri zachovaní vysokej vodivosti.

Účinky na životné prostredie

Ako už bolo vysvetlené, CuSO _{4 •} 5H ₂ O, keď sa rozpustí vo vode, vytvára medi (II) iónov.

Hoci je meď nevyhnutná v nízkych koncentráciách pre bunkové aktivity živých organizmov, vo vysokých koncentráciách môže byť toxická a dokonca môže spôsobiť smrť.

Preto prítomnosť uvedeného iónu v životnom prostredí predstavuje riziko pre zvieratá a rastliny. Vo vodných ekosystémoch môže bioakumulovať živé bytosti a potravinový reťazec a spôsobiť škody.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O môže byť škodlivý pre vodné prostredie. Autor: JamesDeMers. Zdroj: Pixabay.

V skutočnosti sa pri určitých skúsenostiach zistilo, že kontaminácia vodných prostredí pentahydrátom síranu meďnatého spôsobuje zníženie biomasy určitých vodných rastlín.

Čo znamená, že rastliny rastú v prítomnosti tejto soli vo vysokých koncentráciách menej.

Referencie

1. Lide, DR (editor) (2003). CRC Príručka chémie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
2. Kokes, H. a kol. (2014). Rozpúšťanie medi a železa z malachitovej rudy a zrážanie pentahydrátu síranu meďnatého chemickým procesom. Engineering Science and Technology, medzinárodný denník. 2014; 17 (1): 39-44. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP a Peixoto, MN (2015). Zníženie biomasy Nepukalka obtiažna vystavená síranu meďnatého pentahydrátu ( CuSO ₄ .5H ₂ O). Ambient. Voda 2015; 10 (3): 520 - 529. Obnovené z doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). Flexibilný textilný kmeňový senzor založený na celulózovej tkanine typu Lyocell potiahnutej meďou. Polymers 2019, 11, 784. Získané z mdpi.com.
5. Pitelli, RA a kol. (2008). Akútna toxicita síranu meďnatého a vodný extrakt zo sušených listov neem na slimákoch (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Obnovené z doaj.org.
6. Badawy, SM a kol. (2015). Syntéza, charakterizácia a katalytická aktivita nanočastíc Cu / Cu20 pripravených vo vodnom prostredí. Bulletin chemickej reakčnej techniky a katalýzy. 2015; 10 (2): 169-174. Obnovené z doaj.org.
7. Justel, FJ a kol. (2014). Rozpustnosti a fyzikálne vlastnosti nasýtených roztokov v systéme síranu meďnatého + kyseliny sírovej + morskej vody pri rôznych teplotách. Brazílsky denník chemického inžinierstva. 2015; 32 (3): 629-635. Obnovené z doaj.org.
8. Park, CS a Kim, BG (2016). In vitro rozpustnosť síranu meďnatého a hydroxidu dvojsodného pre ošípané. Ázijské Australas. J. Anim. Sci. 2016; 29 (11): 1608-1615. Obnovené z doaj.org.
9. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Pentahydrát síranu meďnatého. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalkantit. Obnovené z en.wikipedia.org.