KOBBERSULFAT (CUSO4): STRUKTUR, EGENSKABER, OPNÅELSE, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den kobbersulfat er en uorganisk forbindelse, der består af grundstofferne kobber (Cu), svovl (S) og oxygen (O). Dens kemiske formel er CuSO ₄. Kobber er i oxidationstilstand +2, svovl +6, og ilt har en valens på -2.

Det er et hvidt fast stof, der når det udsættes for fugtighed i miljøet bliver til dets blå pentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Det hvide faste stof opnås ved at opvarme det blå for at eliminere vand.

Vandfrit kobbersulfat (CuSO ₄) (uden vand i sin krystallinske struktur). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Det har været brugt som et antibakterielt middel i århundreder til at helbrede sår hos mennesker og dyr. Det fungerer også som et fungicid, som en astringent, som en antidiarré og til at kontrollere tarmsygdomme hos dyr. Det bruges også som et antimykotisk middel i planter.

Nogle af dens anvendelser er imidlertid afbrudt, fordi det overskydende kan være giftigt for mennesker, dyr og planter. Koncentrationsområdet, hvori det kan bruges, er smalt og afhænger af arten.

Det bruges som katalysator i kemiske reaktioner og som et tørremiddel til opløsningsmidler. Det giver mulighed for at forbedre resistensen og fleksibiliteten af ​​nogle polymerer.

Overdreven mængder af denne forbindelse kan være skadelige i jord, da det er giftigt for mikroorganismer, der er gavnlige for planter.

Struktur

Kobbersulfat består af en kobber ion (Cu ²⁺) og en sulfation (SO ₄ ^2-).

Ionisk struktur af kobber (II) sulfat. Forfatter: Marilú Stea.

På grund af tabet af to elektroner har kobber (II) ion følgende elektroniske konformation:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Det kan ses, at det har den ufuldstændige 3d orbital (den har 9 elektroner i stedet for 10).

nomenklatur

• Vandfrit kobbersulfat
• Kobber (II) sulfat
• Cupric sulfat

Ejendomme

Fysisk tilstand

Hvidt eller grønhvidt fast stof i form af krystaller.

Molekylær vægt

159,61 g / mol

Smeltepunkt

Ved 560 ° C nedbrydes det.

Massefylde

3,60 g / cm ³

Opløselighed

22 g / 100 g vand ved 25 ° C Uopløselig i ethanol.

Kemiske egenskaber

Ved udsættelse for luftfugtighed under 30 ° C, bliver det pentahydratet forbindelsen CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Dens vandige opløsninger er blå på grund af dannelsen af ​​hexaacuocopper (II) ²⁺ ion, som frembringer farvningen. I denne ion er to af vandmolekylerne længere væk fra metalatomet end de andre fire.

Deformeret struktur af hexaacuocopper (II) ²⁺ ion. Benjah-bmm27 / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette skyldes den såkaldte Jahn-Teller-effekt, der forudsiger, at denne type system vil opleve forvrængningen forårsaget af det faktum, at Cu ²⁺ har en elektronisk struktur, der ender i d ⁹, det vil sige en ufuldstændig orbital (det ville være komplet, hvis ville være d ¹⁰).

Hvis ammoniak (NH ₃) sættes til disse opløsninger, er komplekser dannet i hvilken NH ₃ successivt forskyder vandmolekyler. De dannes for eksempel fra ²⁺ til ²⁺.

Når CuSO ₄ opvarmes til nedbrydning, udsender den giftige gasser og omdannes til kobberoxid CuO.

Indhentning

Vandfrit kobbersulfat kan opnås ved total dehydrering af pentahydratforbindelsen, hvilket opnås ved at opvarme det, indtil vandmolekylerne fordamper.

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

Den pentahydrated forbindelse er blå, så når krystalvandet går tabt, den hvide vandfrit CuSO ₄ opnås.

Applikationer

Nogle af dens anvendelser overlapper hinanden med pentahydratforbindelsen. Andre er specifikke for det vandfri stof.

Som et antibakterielt middel

Det har potentiale som et antimikrobielt middel. Det har været brugt i tusinder af år, inklusive i syd- og Mellemamerikanske kulturer, til at forhindre sårinfektion ved hjælp af gasbind i en opløsning af denne forbindelse.

Det estimeres, at Cu ²⁺ -ioner i mekanismen for deres antibakterielle aktivitet danner chelater med enzymer, der er afgørende for bakteriens cellulære funktioner, hvilket deaktiverer dem. De inducerer også dannelse af hydroxylradikaler OH •, som skader bakteriernes membraner og deres DNA.

CuSO ₄ kan arbejde mod nogle patogene bakterier. Forfatter: Gerd Altmann. Kilde: Pixabay.

For nylig er det rapporteret, at spor af CuSO ₄ kan øge den antimikrobielle aktivitet af naturlige produkter rig på polyfenoler, såsom ekstrakter af granatæble og infusioner af nogle typer teplanter.

Til veterinæranvendelser

Det bruges som antiseptisk og astringent til slimhinder og til behandling af konjunktivitis og ekstern otitis. Det bruges til at udføre terapeutiske eller profylaktiske bade for at undgå rådne ben af ​​kvæg, får og andre pattedyr.

De vandige opløsninger af CuSO _{4 er} anvendes til at hærde klovene på kvæg. Forfattere: Ingrid und Stefan Melichar. Kilde: Pixabay.

Det fungerer som et kaustisk middel til nekrotiske masser på kvædernes ben, stomatitis mavesår og granulært væv af disse. Det bruges som et fungicid til behandling af ringorm og svampesygdomme i huden.

Det bruges også som et emetikum (middel til at fremkalde opkast) hos svin, hunde og katte; som en antidiarrheal astringent for kalve og til at kontrollere tarmmoniliasis hos fjerkræ og trichomoniasis hos kalkuner.

Som et supplement til dyrefoder

Kobbersulfat er blevet brugt som et supplement i meget små mængder til foder til kvæg, svin og fjerkræ. Det bruges til at behandle kobbermangel hos drøvtyggere. For svin og fjerkræ bruges det som vækststimulerende middel.

Kobber er blevet identificeret som essentielt for pattedyrs hemoglobinbiosyntese, kardiovaskulær struktur, knoglecollagensyntese, enzymsystemer og reproduktion.

Som nævnt i det foregående afsnit kan det også gives som sygdomsbekæmpelsesmedicin. Tilskuds- og / eller medicinniveauer skal dog overvåges nøje.

Fjerkræ og deres æg kan påvirkes af overskydende kobbersulfat i deres kost. Forfatter: Pexels. Kilde: Pixabay.

Fra en bestemt mængde, der afhænger af hver art, kan der forekomme vækstfald, appetitløshed og vægt, skade på visse organer og endda død af dyr.

F.eks. Reducerer tilskud på 0,2% eller mere hos kyllinger deres fødeindtag med det deraf følgende vægttab, nedsat ægproduktion og tykkelsen af ​​deres skaller.

I landbrugsanvendelser

I organiske produktionssystemer er det ikke tilladt at bruge syntetiske fungicider, kun produkter baseret på kobber og svovl accepteres, såsom kobbersulfat.

For eksempel dræbes visse svampe, der angriber æbleplanter, såsom Venturia inaequalis, med denne forbindelse. Cu ²⁺ ioner antages muligvis at være i stand til at komme ind i svampesporen, denaturere proteiner og blokere forskellige enzymer.

Kobbersulfat bruges til at bekæmpe nogle svampe, der angriber æbler. Algirdas på lt.wikipedia / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.

Betydningen af ​​kobber i planter

Elementet kobber er vigtigt i fysiologiske processer af planter såsom fotosyntese, respiration og forsvar mod antioxidanter. Både mangelen på dette element og dets overskud genererer reaktive iltarter, der er skadelige for deres molekyler og strukturer.

Udvalget af kobberkoncentrationer for optimal plantevækst og udvikling er meget smalt.

Negative virkninger på landbruget

Når dette produkt bruges i overskud i landbrugsaktiviteter, kan det være fytotoksisk, forårsage for tidlig udvikling af frugter og ændre deres farve.

Derudover akkumuleres kobber i jorden og er giftig for mikroorganismer og regnorme. Dette er i konflikt med begrebet økologisk landbrug.

Selvom CuSO ₄ bruges i økologisk landbrug, kan det være skadeligt for regnorme. Forfatter: Patricia Maine Degrave. Kilde: Pixabay.

Ved katalyse af kemiske reaktioner

Vandfrit CuSO ₄ fungerer som en katalysator for forskellige reaktioner af organiske carbonylforbindelser med dioler eller deres epoxider, danner dioxolaner eller acetonider. Takket være denne forbindelse kan reaktioner udføres under milde forhold.

Eksempel på en reaktion, hvor vandfrit CuSO ₄ fungerer som en katalysator. Forfatter: Marilú Stea.

Det er også blevet rapporteret, at dens katalytiske virkning gør det muligt at dehydrere sekundære, tertiære, benzyliske og allyliske alkoholer til deres tilsvarende olefiner. Reaktionen udføres meget enkelt.

Den rene alkohol opvarmes sammen med den vandfri CuSO ₄ ved en temperatur på 100-160 ° C i et tidsrum på 0,5-1,5 timer. Dette resulterer i dehydrering af alkoholen, og olefinen destilleres ren fra reaktionsblandingen.

Dehydrering af en alkohol med vandfrit kobber (II) sulfat. Forfatter: Marilú Stea.

Som et dehydratiseringsmiddel

Denne forbindelse bruges i kemi-laboratorier som et tørremiddel. Det bruges til at dehydrere organiske væsker, såsom opløsningsmidler. Det absorberer vand, der danner pentahydrat forbindelsen CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Når hvide vandfrit CuSO ₄ absorberer vand, det omdannes til den blå pentahydrat forbindelsen CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Kilde: Wikimedia Commons.

For at forbedre polymerer

Vandfrit CuSO ₄ er blevet anvendt til at forbedre egenskaberne af visse polymerer samtidig giver dem mulighed for at være genanvendelige.

For eksempel har partikler af forbindelsen i acetone været blandet med acrylonitril-butadien-gummi i en særlig mølle, forsøger at gøre de CuSO ₄ partiklerne meget små.

Kobbersulfat forbedrer polymerens bindingspunkter og danner en blanding med høj styrke, hårdhed og overraskende fleksibilitet.

I ophørte terapeutiske anvendelser

Tidligere blev kobbersulfatopløsninger brugt til gastrisk skylning, når nogen led af hvid fosforforgiftning. Opløsningen blev imidlertid omgående omrørt for at undgå kobberforgiftning.

Opløsninger af denne forbindelse blev også anvendt sammen med andre stoffer til topisk anvendelse på fosforforbrændinger.

Nogle gange tjente de i bestemte former for ernæringsanæmi hos børn og i kobbermangel hos personer, der fik parenteral ernæring, det vil sige folk, der ikke kan fodre sig selv gennem munden.

Visse eksem-, impetigo- og intertrigo-lotioner indeholdt CuSO ₄. Opløsningerne blev anvendt som en astringent ved øjeninfektioner. Nogle gange blev krystallerne påført direkte på forbrændinger eller mavesår.

Alle disse anvendelser udføres ikke længere på grund af den toksicitet, som overskydende af denne forbindelse kan fremkalde.

Referencer

1. US National Library of Medicine. (2019). Kobbersulfat. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redaktør) (2003). CRC-håndbog om kemi og fysik. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. et al. (2006). En in vitro-undersøgelse af postinfektionsaktiviteter af kobberhydroxid og kobbersulfat mod Conidia of Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Gendannes fra link.springer.com.
4. Holloway, AC et al. (2011). Forbedring af antimikrobielle aktiviteter af hel og underfraktioneret hvid te ved tilsætning af kobber (II) sulfat og C-vitamin mod Staphylococcus aureus; en mekanistisk tilgang. BMC Komplement Altern Med 11, 115 (2011). Gendannes fra bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Kobberoptagelsesmekanisme for Arabidopsis thaliana COPT-transportører med høj affinitet. Protoplasma 256, 161-170 (2019). Gendannes fra link.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Effekt af kobbersulfat på ægproduktion og skaltykkelse. Fjerkrævidenskab 56: 359-351, 1977. Hentet fra academic.oup.com.
7. Hanzlik, RP og Leinwetter, M. (1978). Reaktioner af epoxider og carbonylforbindelser katalyseret med vandfrit kobbersulfat. J. Org. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Gendannes fra pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). Kobberkrav til babygrise Fedrensede kost. Journal of Nutrition, bind 109, udgave 6, juni 1979, side 939-948. Gendannes fra academic.oup.com.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Vandfrit kobber (II) sulfat: en effektiv katalysator til flydende fase dehydrering af alkoholer. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Gendannes fra pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018). Forbedret trækstyrke af acrylonitril-butadien-gummi / vandfri kobbersulfatkompositter fremstillet ved koordinationstværbinding. Polym. Tyr. 76, 1435-1452 (2019). Gendannes fra link.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Romanantibakterier: alternativer til traditionel antibiotika. Kobber. Fremskridt inden for mikrobiel fysiologi. Gendannes fra sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
13. Google-websteder. Lav vandfri kobbersulfat. I Paradox Hjemmekemi. Gendannes fra sites.google.com.