SULFAT DE CUPRU (CUSO4): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, OBȚINERE, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Sulfatul de cupru este un compus anorganic constând din elemente de cupru (Cu), sulf (S) și oxigen (O). Formula sa chimică este CuSO ₄ . Cupru este în stare de oxidare +2, sulf +6, iar oxigenul are o valență de -2.

Este un solid alb care atunci când este expus la umiditate în mediu se transformă în pentahidrat albastru CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Solidul alb este obținut prin încălzirea albastrului pentru a elimina apa.

Sulfat de cupru anhidru (CuSO ₄ ) (fără apă în structura sa cristalină). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Sursa: Wikimedia Commons.

Acesta a fost folosit ca agent antibacterian timp de secole pentru vindecarea rănilor la oameni și animale. De asemenea, funcționează ca un fungicid, ca astringent, ca antidiareic și pentru a controla bolile intestinale la animale. Este, de asemenea, utilizat ca agent antifungic în plante.

Cu toate acestea, unele dintre utilizările sale au fost întrerupte, deoarece excesul său poate fi toxic pentru oameni, animale și plante. Domeniul de concentrație în care poate fi utilizat este restrâns și depinde de specie.

Este utilizat ca catalizator în reacțiile chimice și ca desicant pentru solvenți. Permite îmbunătățirea rezistenței și a flexibilității unor polimeri.

Cantitățile excesive ale acestui compus pot fi dăunătoare în soluri, deoarece este toxic pentru microorganisme care sunt benefice pentru plante.

Structura

Sulfatul de cupru este format dintr-un ion de cupru (Cu ²⁺ ) și un ion sulfat (SO ₄ ^2- ).

Structura ionică de sulfat de cupru (II). Autor: Marilú Stea.

Din cauza pierderii a doi electroni, ionul de cupru (II) are următoarea conformare electronică:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Se poate observa că are orbitalul 3d incomplet (are 9 electroni în loc de 10).

Nomenclatură

• Sulfat de cupru anhidru
• Sulfat de cupru (II)
• Sulfat cupric

Proprietăți

Stare fizică

Solid alb sau verzui sub formă de cristale.

Greutate moleculară

159,61 g / mol

Punct de topire

La 560 ° C se descompune.

Densitate

3,60 g / cm ³

Solubilitate

22 g / 100 g apă la 25 ° C. Insolubil în etanol.

Proprietăți chimice

Când este supus umidității aerului sub 30 ° C, acesta devine compusul pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Soluțiile sale apoase sunt albastre datorită formării ionului hexaacuocopper (II) ²⁺ care produce colorația menționată. În acest ion, două molecule de apă sunt mai departe de atomul de metal decât celelalte patru.

Structura deformată a ionului hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Acest lucru se datorează așa-numitului efect Jahn-Teller, care prezice că acest tip de sistem se va confrunta cu denaturarea cauzată de faptul că Cu ²⁺ are o structură electronică care se termină în d ⁹ , adică un orbital incomplet (ar fi complet dacă ar fi d ¹⁰ ).

Dacă la aceste soluții se adaugă amoniac (NH ₃ ), se formează complexe în care NH ₃ deplasează succesiv moleculele de apă. Sunt formate, de exemplu, de la ²⁺ la ²⁺ .

Când CuSO ₄ este încălzit la descompunere, el emite gaze toxice și se transformă în oxid cupric CuO.

Obținerea

Sulfatul de cupru anhidru poate fi obținut prin deshidratarea totală a compusului pentahidrat, care este obținut prin încălzirea acestuia până la evaporarea moleculelor de apă.

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

Compusul pentahidratat este albastru, așa că atunci când se pierde apa de cristalizare, se obține CuSO ₄ alb anhidru.

Aplicații

Unele dintre utilizările sale se suprapun cu cea a compusului pentahidrat. Altele sunt specifice substanței anhidre.

Ca agent antibacterian

Are potențial ca agent antimicrobian. Acesta a fost folosit de mii de ani, inclusiv în culturile din America de Sud și Centrală, pentru a preveni infecția rănilor cu ajutorul unui tifon îmbibat într-o soluție a acestui compus.

Se estimează că în mecanismul activității lor antibacteriene, ionii Cu ²⁺ formează chelați cu enzime care sunt cruciali pentru funcțiile celulare ale bacteriilor, dezactivându-le. Ele induc, de asemenea, formarea radicalilor hidroxil OH •, care afectează membranele bacteriilor și ADN-ul acestora.

CuSO ₄ poate acționa împotriva unor bacterii patogene. Autor: Gerd Altmann. Sursa: Pixabay.

S-a raportat recent că urmele de CuSO ₄ pot crește activitatea antimicrobiană a produselor naturale bogate în polifenoli, cum ar fi extracte de rodie și perfuzii ale unor tipuri de plante de ceai.

În aplicații veterinare

Este utilizat ca antiseptic și astringent pentru membranele mucoase și pentru a trata conjunctivita și otita externă. Este utilizat pentru a efectua băi terapeutice sau profilactice pentru a evita putrezirea picioarelor bovinelor, oilor și a altor mamifere.

Soluțiile apoase de CuSO _{4 sunt} utilizate pentru a vindeca copitele bovinelor. Autori: Ingrid und Stefan Melichar. Sursa: Pixabay.

Servește ca agent caustic pentru mase necrotice de pe membrele bovinelor, ulcerații de stomatită și țesutul granular al acestora. Este utilizat ca fungicid în tratamentul râmei și a bolilor fungice ale pielii.

Este de asemenea utilizat ca emetic (agent pentru a induce vărsăturile) la porci, câini și pisici; ca astringent antidiareic pentru viței și pentru a controla moniliaza intestinală la păsări de curte și trichomoniază la curcani.

Ca supliment în hrana animalelor

Sulfatul de cupru a fost utilizat ca supliment în cantități foarte mici pentru a hrăni bovine, porci și păsări de curte. Este utilizat pentru a trata deficiența de cupru la rumegătoare. În cazul porcilor și păsărilor de curte este utilizat ca stimulent al creșterii.

Cuprul a fost identificat ca fiind esențial pentru biosinteza hemoglobinei de mamifere, structura cardiovasculară, sinteza de colagen osos, sisteme enzimatice și reproducere.

Așa cum am menționat în secțiunea anterioară, acesta poate fi administrat și ca medicament pentru combaterea bolilor. Cu toate acestea, nivelurile de suplimentare și / sau medicamente trebuie monitorizate îndeaproape.

Carnea de pasăre și ouăle lor pot fi afectate de excesul de sulfat de cupru din dieta lor. Autor: Pexels. Sursa: Pixabay.

Dintr-o anumită cantitate, care depinde de fiecare specie, poate apărea scăderea creșterii, pierderea poftei de mâncare și greutate, deteriorarea anumitor organe și chiar moartea animalelor.

De exemplu, la pui, suplimentarea cu 0,2% sau mai mult reduce aportul alimentar cu pierderea în greutate, o scădere a producției de ouă și grosimea cojilor lor.

În aplicații agricole

În sistemele de producție organică nu este permisă utilizarea fungicidelor sintetice, sunt acceptate numai produsele pe bază de cupru și sulf, cum ar fi sulfatul de cupru.

De exemplu, anumite fungi care atacă plantele de mere, precum Venturia inaequalis, sunt ucise cu acest compus. Se consideră că ionii de Cu ²⁺ sunt capabili să intre în sporul fungilor, să denatureze proteinele și să blocheze diverse enzime.

Sulfatul de cupru este utilizat pentru combaterea unor ciuperci care atacă merele. Algirdas la lt.wikipedia / Domeniu public. Sursa: Wikimedia Commons.

Importanța cuprului în plante

Elementul de cupru este important în procesele fiziologice ale plantelor precum fotosinteza, respirația și apărarea împotriva antioxidanților. Atât deficiența acestui element, cât și excesul acestuia generează specii reactive de oxigen care sunt dăunătoare pentru moleculele și structurile lor.

Gama de concentrații de cupru pentru creșterea și dezvoltarea optimă a plantelor este foarte restrânsă.

Efecte adverse asupra agriculturii

Atunci când acest produs este utilizat în exces în activități agricole, acesta poate fi fitotoxic, provoca dezvoltarea prematură a fructelor și își poate schimba culoarea.

În plus, cuprul se acumulează în sol și este toxic pentru microorganisme și râme. Acest lucru este în conflict cu conceptul de agricultură organică.

Cu toate că CuSO ₄ este utilizat în agricultura organică, poate fi dăunător pentru râmele. Autor: Patricia Maine Degrave. Sursa: Pixabay.

În cataliza reacțiilor chimice

CuSO ₄ anhidru servește ca catalizator pentru diferite reacții ale compușilor carbonilici organici cu dioli sau epoxizii acestora, formând dioxolani sau acetonide. Datorită acestui compus, reacțiile pot fi efectuate în condiții ușoare.

Exemplu de reacție în care anhidru CuSO ₄ acționează ca un catalizator. Autor: Marilú Stea.

S-a raportat, de asemenea, că acțiunea sa catalitică permite deshidratarea alcoolilor secundari, terțiari, benzilici și alilici la olefinele lor corespunzătoare. Reacția se realizează foarte simplu.

Alcoolul pur este încălzit împreună cu CuSO ₄ anhidru la o temperatură de 100-160 ° C pentru o perioadă de 0,5-1,5 ore. Aceasta are ca rezultat deshidratarea alcoolului și olefină este distilată pur din amestecul de reacție.

Deshidratarea unui alcool cu ​​sulfat de cupru anhidru (II). Autor: Marilú Stea.

Ca agent de deshidratare

Acest compus este utilizat în laboratoarele de chimie ca un desicant. Este utilizat pentru deshidratarea lichidelor organice, cum ar fi solvenții. Absoarbe apa, formând compusul pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Când CuSO ₄ alb anhidru absoarbe apa, se transformă în compusul albastru pentahidrat CuSO ₄ .5H ₂ O. Titan Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Sursa: Wikimedia Commons.

Pentru a îmbunătăți polimerii

CuSO ₄ anhidru a fost utilizat pentru a îmbunătăți proprietățile anumitor polimeri, permițându-le să fie reciclabile.

De exemplu, particulele compusului în acetonă au fost amestecate cu cauciuc acrilonitril-butadienă într-o moară specială, încercând să facă particulele de CuSO ₄ foarte mici.

Sulfatul de cupru îmbunătățește punctele de lipire ale polimerului, formând un amestec cu rezistență mare, duritate și flexibilitate surprinzătoare.

În aplicații terapeutice întrerupte

În trecut, soluțiile de sulfat de cupru erau folosite pentru spălarea gastrică când cineva suferea de intoxicații cu fosfor alb. Totuși, soluția a fost agitată rapid pentru a evita intoxicațiile cu cupru.

Soluțiile acestui compus au fost de asemenea utilizate împreună cu alte substanțe pentru aplicații topice pe arsuri fosforice ale pielii.

Uneori au fost utile în anumite forme de anemie nutrițională la copii și în deficiență de cupru la subiecții care au primit nutriție parenterală, adică persoane care nu se pot hrăni pe cale orală.

Anumite eczeme, impetigo și loțiuni intertrigo conținea CuSO ₄ . Soluțiile au fost utilizate ca astringent în infecțiile oculare. Uneori, cristalele erau aplicate direct pe arsuri sau ulcere.

Toate aceste aplicații nu mai sunt realizate datorită toxicității pe care excesul de compus le poate induce.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Sulfat de cupru. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (editor) (2003). Manual CRC de Chimie și Fizică. 85 - ^lea CRC Press.
3. Montag, J. și colab. (2006). Studiu in vitro privind activitățile postinfecție ale hidroxidului de cupru și sulfatului de cupru împotriva conidiei Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Recuperat de pe link.springer.com.
4. Holloway, AC și colab. (2011). Îmbunătățirea activităților antimicrobiene ale ceaiului alb integral și sub-fracționat prin adăugarea de sulfat de cupru (II) și vitamina C împotriva Staphylococcus aureus; o abordare mecanicistă. Complement BMC Altern Med 11, 115 (2011). Recuperat de la bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. și colab. (2018). Mecanismul de preluare a cupru al transportorilor COPT de mare afinitate Arabidopsis thaliana. Protoplasmă 256, 161-170 (2019). Recuperat de pe link.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Efectul sulfatului de cupru asupra producției de ouă și a grosimii cojii. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Preluat din academic.oup.com.
7. Hanzlik, RP și Leinwetter, M. (1978). Reacțiile epoxidilor și compușilor carbonilici catalizați prin sulfat de cupru anhidru. J. Org. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Recuperat din pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC și colab. (1979). Cerința de cupru a dietelor purificate pentru porci pentru bebeluși The Journal of Nutrition, volumul 109, numărul 6, iunie 1979, paginile 939-948. Recuperat de la academic.oup.com.
9. Hoffman, RV și colab. (1979). Sulfat de cupru anhidru (II): un catalizator eficient pentru deshidratarea în fază lichidă a alcoolilor. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Recuperat din pubs.acs.org.
10. Shao, C. și colab. (2018). Rezistența la tracțiune îmbunătățită a compozitelor din cauciuc acrilonitril-butadienă / sulfat de cupru anhidru, preparată prin reticularea coordonării. Polym. Taur. 76, 1435-1452 (2019). Recuperat de pe link.springer.com.
11. Betts, JW și colab. (2018). Antibacteriene inedite: alternative la antibiotice tradiționale. Cupru. În Progrese în fiziologia microbiană. Recuperat de la sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.
13. Site-uri Google. Faceți sulfat de cupru anhidru. În Paradox Home Chemistry. Recuperat de pe sites.google.com.