Сульфат меди(II)
 Кристаллы CuSO 4 ·5H 2 O
| |
 | |
 Элементарная кристаллической структуры ячейка CuSO 4 ·5H 2 O
с водородными связями черного цвета [ 1 ] | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Сульфат меди(II)
| |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
| |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.028.952 |
| Номер ЕС |
|
| 8294 | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| CuSO 4 (безводный) CuSO 4 ·5H 2 O (пентагидрат) | |
| Молярная масса | 159,60 г/моль (безводный) [ 2 ] 249,685 г/моль (пентагидрат) [ 2 ] |
| Появление | серо-белый (безводный) синий (пентагидрат) |
| Плотность | 3,60 г/см 3 (безводный) [ 2 ] 2,286 г/см 3 (пентагидрат) [ 2 ] |
| Температура плавления | 110 ° C (230 ° F; 383 К) разлагается .
560 ° C разлагается [ 2 ] (пентагидрат) Полностью разлагается при 590 °C (безводный) |
| Точка кипения | разлагается до оксида меди при 650 ° C |
| пентагидрат 316 г/л (0 °С) 2033 г/л (100 °С) безводный 168 г/л (10 °С) 201 г/л (20 °С) 404 г/л (60 °С) 770 г/л (100 °С) [ 3 ] | |
| Растворимость | безводный нерастворим в этаноле [ 2 ] пентагидрат растворим в метаноле [ 2 ] 10,4 г/л (18 °С) нерастворим в этаноле и ацетоне |
| 1330·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( n D )
|
1,724–1,739 (безводный) [ 4 ] 1,514–1,544 (пентагидрат) [ 5 ] |
| Структура | |
| Орторомбический (безводный, халькоцианит), пространственная группа Pnma, oP24 , a = 0,839 нм, b = 0,669 нм, c = 0,483 нм. [ 6 ] Триклинная (пентагидрат), пр. группа P1 ° , aP22 , a = 0,5986 нм, b = 0,6141 нм, c = 1,0736 нм, α = 77,333°, β = 82,267°, γ = 72,567 [ 7 ] | |
| Термохимия | |
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
5 Дж/(К моль) |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−769,98 кДж/моль |
| Фармакология | |
| V03AB20 ( ВОЗ ) | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
 
| |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза )
|
300 мг/кг (перорально, крыса) [ 9 ]
87 мг/кг (перорально, мышь) |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
ПЭЛ (допустимо)
|
СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [ 8 ] |
РЕЛ (рекомендуется)
|
СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [ 8 ] |
IDLH (Непосредственная опасность)
|
СВВ 100 мг/м 3 (туз С) [ 8 ] |
| Паспорт безопасности (SDS) | безводный пентагидрат |
| Родственные соединения | |
Другие катионы
|
|
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Сульфат меди(II) представляет собой неорганическое соединение с химической формулой Cu SO 4 . Образует гидраты CuSO 4 · n H 2 O , где n может находиться в диапазоне от 1 до 7. Пентагидрат ( n = 5), ярко-синий кристалл, является наиболее часто встречающимся гидратом сульфата меди(II), [ 10 ] в то время как его безводная форма имеет белый цвет. [ 11 ] Старые названия пентагидрата включают медный купорос , медный купорос , [ 12 ] медный купорос , [ 13 ] и римский купорос . [ 14 ] Он экзотермически растворяется в воде с образованием аквакомплекса. [Си(Н 2 О) 6 ] 2+ , который имеет октаэдрическую молекулярную геометрию . Структура твердого пентагидрата представляет собой полимерную структуру, в которой медь снова имеет октаэдрическую форму, но связана с четырьмя водными лигандами. Центры Cu(II)(H 2 O) 4 соединены между собой сульфат-анионами, образуя цепочки. [ 15 ]
Подготовка и возникновение
[ редактировать ]
Медный купорос получают в промышленных масштабах путем обработки металлической меди горячей концентрированной серной кислотой или оксидов меди разбавленной серной кислотой. Для лабораторного использования обычно приобретают медный купорос. Медный купорос также можно производить путем медленного выщелачивания низкосортной медной руды на воздухе; Бактерии могут быть использованы для ускорения процесса. [ 16 ]
Коммерческий сульфат меди обычно имеет чистоту сульфата меди около 98% и может содержать следы воды. Безводный сульфат меди состоит из 39,81% меди и 60,19% сульфата по массе, а в его синей водной форме он состоит из 25,47% меди, 38,47% сульфата (12,82% серы) и 36,06% воды по массе. В зависимости от его использования предусмотрены четыре типа размера кристаллов : крупные кристаллы (10–40 мм), мелкие кристаллы (2–10 мм), снежные кристаллы (менее 2 мм) и ветровой порошок (менее 0,15 мм). [ 16 ]
Химические свойства
[ редактировать ]Пентагидрат сульфата меди(II) разлагается перед плавлением. Он теряет две молекулы воды при нагревании при 63 ° C (145 ° F), затем еще две при 109 ° C (228 ° F) и последнюю молекулу воды при 200 ° C (392 ° F). [ 17 ] [ 18 ]
Химический состав водного сульфата меди аналогичен химическому составу аквакомплекса меди , поскольку в таких растворах сульфат не связан с медью. Так, такие растворы реагируют с концентрированной соляной кислотой с образованием тетрахлоркупрата (II):
- С 2+ + 4 кл. − → [CuCl 4 ] 2−
Аналогичным образом обработка таких растворов цинком дает металлическую медь, что описывается этим упрощенным уравнением: [ 19 ]
- CuSO 4 + Zn → Cu + ZnSO 4
Еще одна иллюстрация таких реакций замещения одного металла происходит, когда кусок железа погружают в раствор сульфата меди:
- Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
В средней школе и общем химическом образовании сульфат меди используется в качестве электролита для гальванических элементов , обычно в виде катодного раствора. Например, в элементе цинк/медь ион меди в растворе сульфата меди поглощает электрон цинка и образует металлическую медь. [ 20 ]
- С 2+ + 2е − → Cu (катод) , E ° ячейка = 0,34 В
Медный купорос обычно включается в наборы для подростков по химии и эксперименты для студентов. [ 21 ] Его часто используют для выращивания кристаллов в школах и в экспериментах по гальванике меди , несмотря на его токсичность. Медный купорос часто используется для демонстрации экзотермической реакции , при которой стальная вата или магниевая лента помещается в водный раствор CuSO 4 . Он используется для демонстрации принципа минеральной гидратации . Пентагидратная форма синего цвета нагревается, превращая сульфат меди в безводную форму белого цвета, а вода , присутствовавшая в пентагидратной форме, испаряется. Когда к безводному соединению затем добавляется вода, оно снова превращается в пентагидрат, вновь приобретая синий цвет. [ 22 ] Пентагидрат сульфата меди (II) можно легко получить кристаллизацией из раствора в виде сульфата меди (II), который гигроскопичен .
Использование
[ редактировать ]В качестве фунгицида и гербицида
[ редактировать ]Медный купорос использовался для борьбы с водорослями в озерах и связанных с ними пресных водах, подверженных эвтрофикации . Он «остается наиболее эффективным альгицидным средством». [ 23 ] [ 24 ]
Бордоская жидкость , суспензия сульфата меди(II) ( CuSO 4 ) и гидроксид кальция ( Ca(OH) 2 ), используется для борьбы с грибком на винограде , дынях и других ягодах . [ 25 ] Его получают путем смешивания водного раствора медного купороса и суспензии гашеной извести .
Разбавленный раствор медного купороса применяют для лечения аквариумных рыбок от паразитарных инфекций. [ 26 ] а также используется для удаления улиток из аквариумов и дрейссены из водопроводных труб. [ 27 ] Ионы меди очень токсичны для рыб. С большинством видов водорослей можно бороться с помощью очень низких концентраций сульфата меди.
Аналитический реагент
[ редактировать ]В нескольких химических тестах используется сульфат меди. Он используется в растворе Фелинга и растворе Бенедикта для проверки редуцирующих сахаров , которые восстанавливают растворимый синий сульфат меди (II) до нерастворимого красного оксида меди (I) . Сульфат меди (II) также используется в биуретовом реагенте для проверки белков.
Медный купорос используется для проверки крови на анемию . Кровь опускают в раствор медного купороса известного удельного веса — кровь с достаточным количеством гемоглобина быстро опускается из-за своей густоты, тогда как кровь, которая опускается медленно или совсем не опускается, содержит недостаточное количество гемоглобина. [ 28 ] Однако с клинической точки зрения современные лаборатории используют автоматизированные анализаторы крови для точного количественного определения гемоглобина, в отличие от старых качественных методов. [ нужна ссылка ]
При испытании пламенем меди ионы сульфата меди излучают темно-зеленый свет, гораздо более глубокий зеленый, чем при испытании пламенем бария .
Органический синтез
[ редактировать ]Медный купорос применяется в органическом синтезе в ограниченных количествах . [ 29 ] Безводная соль используется в качестве дегидратирующего агента для образования ацетальных групп и управления ими. [ 30 ] Гидратированную соль можно тщательно смешать с перманганатом калия, чтобы получить окислитель для превращения первичных спиртов. [ 31 ]
Производство вискозы
[ редактировать ]Реакция с гидроксидом аммония дает сульфат тетраамминмеди (II) или реактив Швейцера , который использовался для растворения целлюлозы в промышленном производстве вискозы .
Нишевое использование
[ редактировать ]Сульфат меди(II) на протяжении веков привлекал множество нишевых применений. В промышленности сульфат меди имеет множество применений. В полиграфии является добавкой к переплетным пастам и клеям для защиты бумаги от укусов насекомых; в строительстве его используют в качестве добавки к бетону, чтобы улучшить водостойкость и предотвратить рост на нем чего-либо. Медный купорос можно использовать в качестве красителя в произведениях искусства, особенно в стекле и керамике. [ 32 ] Медный купорос также используется при производстве фейерверков в качестве синего красителя, но смешивать сульфат меди с хлоратами при смешивании порошков для фейерверков небезопасно. [ 33 ]
Медный купорос когда-то использовался для уничтожения бромелиевых , которые служат местом размножения комаров. [ 34 ] Медный купорос применяют как моллюскоцид для лечения бильгарциоза в тропических странах. [ 32 ]
Искусство
[ редактировать ]В 2008 году художник Роджер Хайорнс заполнил заброшенную гидроизолированную муниципальную квартиру в Лондоне 75 000 литров водного раствора сульфата меди (II). Раствору оставили кристаллизоваться на несколько недель, прежде чем квартиру осушили, оставив стены, полы и потолки покрытыми кристаллами . Работа называется «Захват» . [ 35 ] С 2011 года она находится на выставке в Йоркширском парке скульптур . [ 36 ]
Офорт
[ редактировать ]Сульфат меди(II) используется для травления цинковых, алюминиевых или медных пластин при глубокой печати . [ 37 ] [ 38 ] Его также используют для гравировки рисунков на меди для ювелирных изделий, например, для Champlevé . [ 39 ]
Крашение
[ редактировать ]Сульфат меди(II) можно использовать в качестве протравы при крашении овощей . Он часто подчеркивает зеленые оттенки определенных красителей. [ нужна ссылка ]
Электроника
[ редактировать ]Водный раствор сульфата меди(II) часто используется в качестве резистивного элемента в жидких резисторах . [ нужна ссылка ]
В электронной и микроэлектронной промышленности ванна CuSO 4 ·5H 2 O и серная кислота ( H 2 SO 4 ) часто используется для электроосаждения меди. [ 40 ]
Другие формы сульфата меди
[ редактировать ]Безводный сульфат меди(II) можно получить путем дегидратации общедоступного пентагидрата сульфата меди. В природе встречается как очень редкий минерал, известный как халькоцианит . [ 41 ] Пентагидрат также встречается в природе как халькантит . Другие редкие минералы сульфата меди включают бонаттит (тригидрат), [ 42 ] бутит (гептагидрат), [ 43 ] и моногидратное соединение поитевинит. [ 44 ] [ 45 ] Известно множество других, более сложных минералов сульфата меди (II), включая экологически важные основные сульфаты меди (II), такие как лангит и поснякит. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]
-
безводный CuSO 4 -
Моногидрат сульфата меди(II) -
Пентагидрат сульфата меди(II) -
Редкий минерал бутит (англ. CuSO 4 ·7H 2 O )
Токсикологические эффекты
[ редактировать ]Соли меди(II) имеют LD50 100 мг/кг. [ 48 ] [ 49 ] Он достаточно безвреден, чтобы быть обычным компонентом школьных экспериментов и широко использоваться в плавательных озерах для борьбы с водорослями.
Сульфат меди(II) раньше использовался как рвотное средство . [ 50 ] Сейчас он считается слишком токсичным для такого использования. [ 51 ] Он до сих пор числится в качестве противоядия в здравоохранения Всемирной организации системе анатомической терапевтической химической классификации . [ 52 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Варгезе, Дж. Н.; Маслен, Э.Н. (1985). «Электронная плотность в неидеальных металлокомплексах. I. Пентагидрат сернокислой меди». Акта Кристаллогр. Б. 41 (3): 184–190. дои : 10.1107/S0108768185001914 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Хейнс , с. 4,62
- ^ Рамбл, Джон, изд. (2018). Справочник CRC по химии и физике (99-е изд.). CRC Press, Taylor & Francisco Group. стр. 5–179. ISBN 9781138561632 .
- ^ Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К., ред. (2003). «Халькоцианит» (PDF) . Справочник по минералогии . Том. V. Бораты, карбонаты, сульфаты. Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0962209741 .
- ^ Хейнс , с. 10.240
- ^ Коккорос, Пенсильвания; Рентзеперис, П.Дж. (1958). «Кристаллическая структура безводных сульфатов меди и цинка». Акта Кристаллографика . 11 (5): 361–364. дои : 10.1107/S0365110X58000955 .
- ^ Бэкон, GE; Титтертон, Д.Х. (1975). «Нейтронографические исследования CuSO 4 · 5H 2 O и CuSO 4 · 5D 2 O». З. Кристаллогр . 141 (5–6): 330–341. Бибкод : 1975ЗК....141..330Б . дои : 10.1524/zkri.1975.141.5-6.330 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0150» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Сульфат меди . Национальные институты здравоохранения США
- ^ Коннор, Ник (24 июля 2023 г.). «Сульфат меди (II) | Формула, свойства и применение» . Свойства материала . Проверено 3 февраля 2024 г.
- ^ Фонд, совместно с Наффилдом. «Обратимая реакция гидратированного сульфата меди(II)» . РСК Образование . Проверено 3 февраля 2024 г.
- ^ «Паспорт безопасности меди (II) сульфат» . Оксфордский университет . Архивировано из оригинала 11 октября 2007 г. Проверено 31 декабря 2007 г.
- ^ Антуан-Франсуа де Фуркруа, тр. Роберт Херон (1796) «Элементы химии и естествознания: к чему прилагается философия химии». Дж. Мюррей и др., Эдинбург. Страница 348.
- ^ Издательство Оксфордского университета, « Римский купорос », Оксфордские живые словари. Доступ: 13 ноября 2016 г.
- ^ Тинг, вице-президент; Генри, ПФ; Шмидтманн, М.; Уилсон, CC; Веллер, Монтана (2009). «Дифракция нейтронов на порошке in situ и определение структуры при контролируемой влажности». хим. Коммун . 2009 (48): 7527–7529. дои : 10.1039/B918702B . ПМИД 20024268 .
- ^ Перейти обратно: а б «Использование соединений меди: сульфат меди» . Copper.org . Ассоциация развития меди, Inc. Проверено 10 мая 2015 г.
- ^ Эндрю Нокс Голви; Майкл Э. Грин (1999). Термическое разложение ионных твердых веществ . Эльзевир. стр. 228–229. ISBN 978-0-444-82437-0 .
- ^ Виберг, Эгон; Нильс Виберг; Арнольд Фредерик Холлеман (2001). Неорганическая химия . Академическая пресса. п. 1263. ИСБН 978-0-12-352651-9 .
- ^ Рэй К. Брюстер, Теодор Гренинг (1934). «П-нитрофениловый эфир». Органические синтезы . 14:66 . дои : 10.15227/orgsyn.014.0066 .
- ^ Зумдал, Стивен; ДеКост, Дональд (2013). Химические принципы . Cengage Обучение. стр. 506–507. ISBN 978-1-285-13370-6 .
- ^ Родригес, Эмилио; Висенте, Мигель Анхель (2002). «Лаборатория неорганической химии на основе медного купороса для студентов-первокурсников, обучающая основным операциям и понятиям». Журнал химического образования . 79 (4): 486. Бибкод : 2002ЖЧЭд..79..486Р . дои : 10.1021/ed079p486 .
- ^ «Способ получения стабильного моногидрата сульфата меди (II), применимого в качестве добавки микроэлементов в корма для животных» . Проверено 7 июля 2009 г.
- ^ Ван Халлебуш, Э.; Шатене, П.; Делюша, В.; Чазал, премьер-министр; Фруассар, Д.; Линз, НЛП; Бауду, М. (2003). «Судьба и формы Cu в экосистеме резервуара после обработки сульфатом меди (Сен-Жермен-ле-Бель, Франция)». Journal de Physique IV (Труды) . 107 : 1333–1336. дои : 10.1051/jp4:20030547 .
- ^ Хоги, М. (2000). «Формы и судьба Cu в источнике питьевой воды после обработки CuSO4». Исследования воды . 34 (13): 3440–3452. дои : 10.1016/S0043-1354(00)00054-3 .
- ^ Мартин, Юбер (1933). «Использование соединений меди: роль сульфата меди в сельском хозяйстве» . Анналы прикладной биологии . 20 (2): 342–363. дои : 10.1111/j.1744-7348.1933.tb07770.x . Проверено 31 декабря 2007 г.
- ^ «Все о медном купоросе» . Национальная рыбная фармацевтика . Проверено 31 декабря 2007 г.
- ^ «Поскольку мидии-зебры здесь надолго, у Остина есть план, как избежать вонючей питьевой воды» . КХАН Остин . 2020-10-26 . Проверено 28 октября 2020 г.
- ^ Эстридж, Барбара Х.; Анна П. Рейнольдс; Норма Дж. Уолтерс (2000). Основные медицинские лабораторные методы . Томсон Делмар Обучение. п. 166. ИСБН 978-0-7668-1206-2 .
- ^ Хоффман, Р.В. (2001). «Сульфат меди (II)». Сульфат меди (II) в Энциклопедии реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/047084289X.rc247 . ISBN 978-0471936237 .
- ^ Филип Дж. Коценски (2005). Защитные группы . Тиме. п. 58. ИСБН 978-1-58890-376-1 .
- ^ Джеффорд, CW; Ли, Ю.; Ван, Ю. «Селективное гетерогенное окисление с использованием смеси перманганата калия и сульфата меди: (3aS,7aR)-гексагидро-(3S,6R)-диметил-2(3H)-бензофуранон» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 9, с. 462 .
- ^ Перейти обратно: а б Ассоциация развития меди. «Использование соединений меди: Таблица А – Использование сульфата меди» . медь . Ассоциация развития меди, Inc. Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ Партин, Ли. «Блюз: Часть 2» . световой люк . Skylighter.Inc. Архивировано из оригинала 21 декабря 2010 года . Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ 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 . Проверено 12 мая 2015 г.
- ^ "Захват" . Artangel.org.uk . Проверено 05 октября 2021 г.
- ^ «Роджер Хайорнс: Приступ» . Парк скульптур Йоркшира. Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 г. Проверено 22 февраля 2015 г.
- ^ greenart.info , Бордо, 18 января 2009 г., получено 2 июня 2011 г.
- ^ ndiprintmaking.ca , Химия использования протравы на основе сульфата меди, 12 апреля 2009 г., получено 2 июня 2011 г.
- ^ http://mordent.com/etch-howto/ , Как электролитически травить медь, латунь, сталь, нейзильбер или серебро, получено 05.05.2015 г.
- ^ К. Кондо; Рохан Н. Аколкар; Дейл П. Барки; Масаюки Ёкои (2014). Электроосаждение меди для нанопроизводства электронных устройств . Нью-Йорк. ISBN 978-1-4614-9176-7 . OCLC 868688018 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ «Халькоцианит» . www.mindat.org .
- ^ «Бонаттит» . www.mindat.org .
- ^ «Бутит» . www.mindat.org .
- ^ «Пойтевините» . www.mindat.org .
- ^ Перейти обратно: а б «Список минералов» . www.ima-mineralogy.org . 21 марта 2011 г.
- ^ «Лангит» . www.mindat.org .
- ^ «Посняките» . www.mindat.org .
- ^ Виндхольц, М., изд. 1983. Индекс Мерка . Десятое издание. Рэуэй, Нью-Джерси: Merck and Company.
- ^ Руководство по перерегистрации пестицидной продукции, содержащей сульфат меди. Информационный бюллетень №. 100. Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США, Управление программ по пестицидам, 1986.
- ^ Хольцманн, Н.А.; Хаслам, Р.Х. (июль 1968 г.). «Повышение уровня меди в сыворотке после применения сульфата меди в качестве рвотного средства» . Педиатрия . 42 (1): 189–93. дои : 10.1542/педс.42.1.189 . ПМИД 4385403 . S2CID 32740524 .
- ^ Олсон, Кент К. (2004). Отравление и передозировка наркотиками . Нью-Йорк: Lange Medical Mooks/McGraw-Hill. п. 175 . ISBN 978-0-8385-8172-8 .
- ^ V03AB20 ( ВОЗ )
Библиография
[ редактировать ]- Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.) . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1439855119 .
