Сульфат меди (II) - Copper(II) sulfate
| |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Название ИЮПАК Сульфат меди (II) | |||
Другие имена Сульфат меди Голубой купорос (пентагидрат) Голубой камень (пентагидрат) Бонаттит (тригидратный минерал) Бутит (минерал гептагидрат) Халькантит (пентагидратный минерал) Халькоцианит (минерал) Пентагидрат сульфата меди | |||
Идентификаторы | |||
| |||
3D модель (JSmol ) | |||
ЧЭБИ | |||
ЧЭМБЛ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.952 | ||
Номер ЕС |
| ||
Номер E | E519 (регуляторы кислотности, ...) | ||
КЕГГ | |||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII | |||
| |||
| |||
Характеристики | |||
CuSO4 (безводный) CuSO4· 5H2О (пентагидрат) | |||
Молярная масса | 159,60 г / моль (безводный)[1] 249,685 г / моль (пентагидрат)[1] | ||
Внешность | серо-белый (безводный) синий (пентагидрат) | ||
Плотность | 3,60 г / см3 (безводный)[1] 2,286 г / см3 (пентагидрат)[1] | ||
Температура плавления | 110 ° С (230 ° F, 383 К) разлагается (· 5H2O)[1] если пентагидрат <560 ° С разлагается[1] если безводный | ||
Точка кипения | разлагается | ||
1.055 молярный (10 ° С) 1,26 моль (20 ° C) 1,502 моль (30 ° C)[2] | |||
Растворимость | безводный не растворим в этиловый спирт[1] пентагидрат растворим в метанол[1] 10,4 г / л (18 ° С) не растворим в этиловый спирт, не растворим в ацетон | ||
+1330·10−6 см3/ моль | |||
1,724–1,739 (безводный)[3] 1,514–1,544 (пентагидрат)[4] | |||
Структура | |||
Орторомбический (безводный, халькоцианит), космическая группа ПНМА, oP24, a = 0,839 нм, b = 0,669 нм, c = 0,483 нм.[5] Триклиник (пентагидрат), космическая группа п1, AP22, a = 0,5986 нм, b = 0,6141 нм, c = 1,0736 нм, α = 77,333 °, β = 82,267 °, γ = 72,567 °[6] | |||
Термохимия | |||
Стандартный моляр энтропия (S | 5 Дж К−1 моль−1 | ||
Станд. Энтальпия формирование (ΔжЧАС⦵298) | −769,98 кДж / моль | ||
Фармакология | |||
V03AB20 (ВОЗ) | |||
Опасности | |||
Паспорт безопасности | безводный пентагидрат | ||
Пиктограммы GHS | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
точка возгорания | Негорючий | ||
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD50 (средняя доза ) | 300 мг / кг (перорально, крыса)[8] 87 мг / кг (перорально, мышь) | ||
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | TWA 1 мг / м3 (как Cu)[7] | ||
REL (Рекомендуемые) | TWA 1 мг / м3 (как Cu)[7] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | TWA 100 мг / м3 (как Cu)[7] | ||
Родственные соединения | |||
Другой катионы | Сульфат железа (II) Сульфат марганца (II) Сульфат никеля (II) Сульфат цинка | ||
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
проверить (что ?) | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Сульфат меди (II), также известный как Сульфат меди, являются неорганические соединения с химическая формула CuТАК4 (ЧАС2O)Икс, где x может находиться в диапазоне от 0 до 5. Пентагидрат (x = 5) является наиболее распространенной формой. Старые названия этого соединения включают медный купорос, медный купорос,[9] купорос меди,[10] и Римский купорос.[11]
Пентагидрат (CuSO4· 5H2O), наиболее часто встречающаяся соль, ярко-синего цвета. Это экзотермически растворяется в воде, давая комплекс AQUO [Cu (H2O)6]2+, который имеет октаэдрическая молекулярная геометрия. Структура твердого пентагидрата демонстрирует полимерную структуру, в которой медь снова является октаэдрической, но связана с четырьмя водными лигандами. Cu (II) (H2O)4 центры соединены между собой сульфат-анионами с образованием цепочек.[12] Безводный сульфат меди - светло-серый порошок.
Подготовка и возникновение
Сульфат меди получают промышленным способом путем обработки металлической меди горячим концентрированным серная кислота или его оксиды с разбавленной серной кислотой. Для лабораторного использования обычно покупают медный купорос. Сульфат меди можно также получить путем медленного выщелачивания медной руды низкого качества на воздухе; бактерии могут быть использованы для ускорения процесса.[13]
Коммерческий сульфат меди обычно представляет собой сульфат меди с чистотой около 98% и может содержать следы воды. Безводный сульфат меди состоит из 39,81% меди и 60,19% сульфата по массе, а в синей водной форме - 25,47% меди, 38,47% сульфата (12,82% серы) и 36,06% воды по массе. В зависимости от его использования предусмотрены четыре размера кристаллов: крупные кристаллы (10–40 мм), мелкие кристаллы (2–10 мм), снежные кристаллы (менее 2 мм) и ветреный порошок (менее 0,15 мм).[13]
Химические свойства
Пентагидрат сульфата меди (II) разлагается перед плавлением. Он теряет две молекулы воды при нагревании до 63 ° C (145 ° F), затем еще две при 109 ° C (228 ° F) и последнюю молекулу воды при 200 ° C (392 ° F).[14][15] Дегидратация протекает за счет разложения фрагмента тетрааквакоппера (2+), две противоположные аквагруппы теряются с образованием фрагмента диаквакоппера (2+). Второй этап обезвоживания происходит, когда две последние аквагруппы теряются. Полное обезвоживание происходит, когда последняя несвязанная молекула воды теряется. При 650 ° C (1202 ° F) сульфат меди (II) разлагается на оксид меди (II) (CuO) и триоксид серы (ТАК3).[нужна цитата ]
Сульфат меди реагирует с концентрированной соляной кислотой с образованием тетрахлоркупрата (II):
- Cu2+ + 4 кл− → CuCl2−
4
Химическое образование
Медный купорос обычно входит в состав детских химические наборы. Его часто используют для выращивания кристаллов в школы И в меднение эксперименты, несмотря на его токсичность. Сульфат меди часто используется для демонстрации экзотермическая реакция, в котором стальная вата или магний лента помещается в водный раствор CuSO4. Он используется для демонстрации принципа минеральная гидратация. В пентагидрат Форма, которая имеет синий цвет, нагревается, превращая сульфат меди в безводную форму, которая имеет белый цвет, в то время как вода, которая присутствовала в форме пентагидрата, испаряется. Когда к безводному соединению затем добавляется вода, оно снова превращается в пентагидратную форму, возвращая свой синий цвет, и известен как голубой купорос.[16] Пентагидрат сульфата меди (II) может быть легко получен путем кристаллизации из раствора в виде сульфата меди (II), который является гигроскопичный.
В качестве иллюстрации «реакции замещения одного металла» железо погружено в раствор сульфата меди. Железо реагирует с образованием сульфат железа (II) и осаждается медь.
- Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
В средней школе и в общем химическом образовании сульфат меди используется в качестве электролита для гальванических элементов, обычно в качестве катодного раствора. Например, в ячейке цинк / медь ион меди в растворе сульфата меди поглощает электроны цинка и образует металлическую медь.[17]
- Cu2+ + 2e− → Cu (катод) E °ячейка = 0,34 В
Использует
Как фунгицид и гербицид
Пентагидрат сульфата меди используется как фунгицид.[18] Однако некоторые грибы способны адаптироваться к повышенным уровням ионов меди.[19]
Бордоская смесь, суспензия сульфата меди (II) (CuSO4) и гидроксид кальция (Са (ОН)2), используется для борьбы с грибком на виноград, дыни, и другие ягоды.[20] Его получают путем смешивания водного раствора сульфата меди и суспензии гашеная известь.
Подворье Чешунта, техническая смесь сульфата меди и карбонат аммония (снято с производства), используется в садоводство предотвращать затухание в рассаду.[21] Как несельскохозяйственный гербицид, используется ли он для борьбы с инвазивными водные растения и корни растений, расположенные возле водопроводных труб. Он используется в бассейны как альгицид. Разбавленный раствор медного купороса используется для лечения аквариум рыбы на паразитарные инфекции,[22] а также используется для удаления улиток из аквариумов и мидий зебры из водопроводных труб.[23] Однако ионы меди очень токсичны для рыб. Большинство видов водорослей можно контролировать с помощью очень низких концентраций сульфата меди.
Аналитический реагент
В нескольких химических тестах используется сульфат меди. Он используется в Решение Фелинга и Решение Бенедикта проверить на восстанавливающие сахара, которые восстанавливают растворимый синий сульфат меди (II) до нерастворимого красного оксид меди (I). Сульфат меди (II) также используется в Биуретовый реагент для проверки белков.
Сульфат меди используется для анализа крови на анемия. Кровь исследуют, капая ее в раствор сульфата меди известного удельный вес - кровь, содержащая достаточно гемоглобин быстро тонет из-за своей плотности, тогда как кровь, которая не тонет или медленно тонет, имеет недостаточное количество гемоглобин.[24]
В испытание пламенем, его медь ионы излучать темно-зеленый свет, гораздо более глубокий, чем при испытании пламенем для барий.
Органический синтез
Сульфат меди используется в ограниченном количестве в органический синтез.[25] Безводная соль используется в качестве дегидратирующего агента для образования и обработки ацеталь группы.[26] Гидратированная соль может быть тщательно смешана с перманганат калия дать окислитель для превращения первичных спиртов.[27]
Ниша использует
Сульфат меди (II) на протяжении веков привлекал множество нишевых приложений. В промышленности сульфат меди находит множество применений. В полиграфии это добавка к переплетным пастам и клеям для защиты бумаги от укусов насекомых; в строительстве он используется в качестве добавки к бетону для обеспечения водонепроницаемости и дезинфицирующих свойств. Сульфат меди можно использовать в качестве красящего ингредиента в произведениях искусства, особенно в очках и гончарных изделиях.[28] Сульфат меди также используется в производстве фейерверков в качестве синего красителя, но смешивать сульфат меди с хлоратами при смешивании порошков для фейерверков небезопасно.[29]
Медный купорос когда-то использовался для убийства бромелии, которые служат местом размножения комаров.[30] Сульфат меди используется в качестве моллюскицида для лечения бильгарция в тропических странах.[28]
Изобразительное искусство
В 2008 году художник Роджер Хайорнс залил заброшенный гидроизоляционный муниципальная квартира в Лондоне с 75 000 литров раствора медного купороса. Раствор оставляли кристаллизоваться на несколько недель, прежде чем осушить квартиру, оставив кристалл -крытые стены, пол и потолок. Работа называется Захват.[31] С 2011 года экспонируется в Йоркширский парк скульптур.[32]
Травление
Медный купорос используется для травления цинковых или медных пластин. глубокой печати.[33][34]Он также используется для гравировки рисунков на меди для ювелирных изделий, например, для Champlevé.[35]
Крашение
Сульфат меди можно использовать как едкий в овощах крашение. Он часто выделяет зеленые оттенки определенных красителей.
Электроника
Водный раствор сульфата меди часто используется в качестве резистивного элемента в жидкие резисторы.
Вопросы медицины и общественного здравоохранения
Медный купорос использовался в прошлом как рвотный.[36] Сейчас он считается слишком токсичным для такого использования.[37] Он до сих пор числится противоядие в Всемирная организация здоровья с Система анатомо-терапевтической химической классификации.[38]
Другая форма сульфатов меди
Безводный сульфат меди (II) представляет собой белое твердое вещество. Его можно получить путем дегидратации обычно доступного пентагидрата сульфата меди. В природе он встречается как очень редкий минерал, известный как халькоцианит.[39] Пентагидрат также встречается в природе как халькантит. Остальные из этих редких минералов составляют три других сульфата меди: бонатит (тригидрат),[40] Бутит (гептагидрат),[41] и моногидратное соединение поитевинит.[42][43] Известно множество других, более сложных минералов сульфата меди (II) с экологически важными основными сульфатами меди (II), такими как лангит и поснякит.[44][45][46]
Безводный CuSO4.
Модель заполнения пространства безводным CuSO4.
Редкий (голубоватый) минерал Бутит (CuSO4· 7H2O)
Токсикологические эффекты
Медный купорос - раздражитель.[47] Обычно люди могут получить токсическое воздействие сульфата меди через глаза или на кожу, а также при вдыхании порошков и пыли.[48] Контакт с кожей может вызвать зуд или экзема.[49] Попадание в глаза сульфата меди может вызвать: конъюнктивит, воспаление подкладки век, изъязвление, и помутнение роговица.[50]
При пероральном воздействии сульфат меди умеренно токсичен.[48] Согласно исследованиям, самая низкая доза сульфата меди, оказывающая токсическое действие на человека, составляет 11 мг / кг.[51] Из-за его раздражающего действия на желудочно-кишечный тракт рвота начинается автоматически при приеме внутрь сульфата меди. Однако если в желудке задерживается сульфат меди, симптомы могут быть серьезными. После проглатывания 1–12 г сульфата меди могут появиться такие признаки отравления, как металлический привкус во рту, жгучая боль в груди, тошнота, понос, рвота, головная боль, прекращение мочеиспускания, что приводит к пожелтению кожи. В случае отравления сульфатом меди также может произойти повреждение мозга, желудка, печени или почек.[50]
Экологическая токсичность
Сульфат меди хорошо растворяется в воде и поэтому легко распространяется в окружающей среде. Медь в почве может быть получена из промышленных, автомобильных и архитектурных материалов.[52] Согласно исследованиям,[нужна цитата ] Сульфат меди присутствует в основном на поверхности почвы и имеет тенденцию связывать органические вещества. Чем более кислая почва, тем меньше происходит связывание.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б c d е ж грамм час Haynes, п. 4,62
- ^ Haynes, п. 5,199
- ^ Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте С., ред. (2003). «Халькоцианит» (PDF). Справочник по минералогии. V. Бораты, карбонаты, сульфаты. Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0962209741.
- ^ Haynes, п. 10,240
- ^ Коккорос, П. А .; Рентзеперис, П. Дж. (1958). «Кристаллическая структура безводных сульфатов меди и цинка». Acta Crystallographica. 11 (5): 361–364. Дои:10.1107 / S0365110X58000955.
- ^ Bacon, G.E .; Титтертон, Д. Х. (1975). «Нейтронографические исследования CuSO.4 · 5H2O и CuSO4 · 5D2О ". З. Кристаллогр. 141 (5–6): 330–341. Дои:10.1524 / zkri.1975.141.5-6.330.
- ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0150". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Сульфат меди. Национальные институты здравоохранения США
- ^ «Паспорт безопасности сульфата меди (II)». Оксфордский университет. Архивировано из оригинал на 2007-10-11. Получено 2007-12-31.
- ^ Антуан-Франсуа де Фуркрой, тр. Роберта Херона (1796) «Элементы химии и естествознания: к чему приставлена философия химии». Дж. Мюррей и другие, Эдинбург. Стр. 348.
- ^ Издательство Оксфордского университета ",Римский купорос ", Oxford Living Dictionaries. Доступно 13 ноября 2016 г.
- ^ Тинг, В. П .; Генри, П. Ф .; Schmidtmann, M .; Wilson, C.C .; Веллер, М. Т. (2009). «Дифракция нейтронов на порошке и определение структуры при контролируемой влажности». Chem. Сообщество. 2009 (48): 7527–7529. Дои:10.1039 / B918702B. PMID 20024268.
- ^ а б «Использование соединений меди: сульфат меди». Copper.org. Copper Development Association Inc. Получено 10 мая 2015.
- ^ Эндрю Нокс Гэлвей; Майкл Э. Браун (1999). Термическое разложение ионных твердых веществ. Эльзевир. С. 228–229. ISBN 978-0-444-82437-0.
- ^ Виберг, Эгон; Нильс Виберг; Арнольд Фредерик Холлеман (2001). Неорганическая химия. Академическая пресса. п. 1263. ISBN 978-0-12-352651-9.
- ^ «Способ получения стабильного моногидрата сульфата меди (II), применимого в качестве добавки микроэлементов в кормах для животных». Получено 2009-07-07.
- ^ Зумдал, Стивен; ДеКост, Дональд (2013). Химические принципы. Cengage Learning. С. 506–507. ISBN 978-1-285-13370-6.
- ^ Джонсон, Джордж Фиск (1935). «Ранняя история фунгицидов меди». История сельского хозяйства. 9 (2): 67–79. JSTOR 3739659.
- ^ Parry, K. E .; Вуд, Р. К. С. (1958). «Адаптация грибов к фунгицидам: адаптация к солям меди и ртути». Анналы прикладной биологии. 46 (3): 446–456. Дои:10.1111 / j.1744-7348.1958.tb02225.x.
- ^ Мартин, Хуберт (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. Получено 2007-12-31.
- ^ Куттс, Дж., Эдвардс, А., Осборн, А., и Престон, Г. Х., Полная книга по садоводству, п. 533, Ward Lock, Лондон (1954)
- ^ "Все о сульфате меди". Национальная рыбная фармацевтика. Получено 2007-12-31.
- ^ «С мидиями зебры, чтобы остаться, Остин планирует избегать вонючей питьевой воды». KXAN Остин. 2020-10-26. Получено 2020-10-28.
- ^ Эстридж, Барбара Х .; Анна П. Рейнольдс; Норма Дж. Уолтерс (2000). Основные методы медицинской лаборатории. Томсон Делмар Обучение. п. 166. ISBN 978-0-7668-1206-2.
- ^ Хоффман, Р. В. (2001). «Сульфат меди (II)». Сульфат меди (II) в Энциклопедии реагентов для органического синтеза.. Джон Вили и сыновья. Дои:10.1002 / 047084289X.rc247. ISBN 978-0471936237.
- ^ Филип Дж. Коциенски (2005). Защита групп. Тиме. п. 58. ISBN 978-1-58890-376-1.
- ^ Jefford, C.W .; Li, Y .; Ван, Ю. «Селективное гетерогенное окисление с использованием смеси перманганата калия и сульфата меди: (3aS, 7aR) -гексагидро- (3S, 6R) -диметил-2 (3H) -бензофуранон». Органический синтез.; Коллективный объем, 9, п. 462
- ^ а б Ассоциация развития меди. «Использование соединений меди: Таблица A - Использование сульфата меди». медь. Copper Development Association Inc. Получено 12 мая 2015.
- ^ Партин, Ли. "Блюз: Часть 2". мансарда. Skylighter.Inc. Архивировано из оригинал 21 декабря 2010 г.. Получено 12 мая 2015.
- ^ Деспомье; Гвадз; Хотез; Книрш (июнь 2005 г.). Паразитарная болезнь (5-е изд.). Нью-Йорк: Apple Tree Production L.L.C. С. Раздел 4.2. ISBN 978-0970002778. Получено 12 мая 2015.
- ^ "Домашняя страница изъятия". Artangel.org.uk. Получено 2009-09-21.
- ^ "Роджер Хайорнс: захват". Йоркширский парк скульптур. Архивировано из оригинал на 2015-02-22. Получено 2015-02-22.
- ^ greenart.info, Bordeau etch, 18 января 2009 г., получено 2 июня 2011 г.
- ^ ndiprintmaking.ca, The Chemistry of using Copper Sulfate Mordant, 2009-04-12, извлечено 2011-06-02.
- ^ http://mordent.com/etch-howto/, Как электролитически травить медь, латунь, сталь, нейзильбер или серебро, получено 2015-05-2015.
- ^ Holtzmann, N.A .; Хаслам, Р. Х. (июль 1968 г.). «Повышение уровня меди в сыворотке крови после сульфата меди в качестве рвотного средства». Педиатрия. 42 (1): 189–93. PMID 4385403.
- ^ Олсон, Кент С. (2004). Отравление и передозировка наркотиками. Нью-Йорк: Lange Medical Mooks / McGraw-Hill. п.175. ISBN 978-0-8385-8172-8.
- ^ V03AB20 (ВОЗ)
- ^ Халькоцианит на Миндате
- ^ Бонаттит на Миндате
- ^ Бутит на Миндате
- ^ Пойтевините на ум
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ Лангит на Миндате
- ^ Позняките на Миндате
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ Виндхольц, М., изд. 1983 г. Индекс Merck. Издание десятое. Рэуэй, Нью-Джерси: Мерк и компания.
- ^ а б Руководство по перерегистрации пестицидных продуктов, содержащих сульфат меди. Информационный бюллетень № 100., Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США, Управление программ по пестицидам, 1986
- ^ ТОКСНЕТ. 1975–1986 гг. Сеть токсикологических данных Национальной библиотеки медицины. Банк данных по опасным веществам (HSDB). Служба общественного здравоохранения. Национальный институт здравоохранения Министерства здравоохранения и социальных служб США. Бетесда, Мэриленд: NLM.
- ^ а б Клейтон, Г. Д. и Ф. Э. Клейтон, ред. 1981 г. Промышленная гигиена и токсикология Пэтти. Третье издание. Vol. 2, Часть 6 Токсикология. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-01280-7
- ^ Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1981–1986 гг. Регистр токсического действия химических веществ (RTECS). Цинциннати, Огайо: NIOSH.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США. «Решение о праве на перерегистрацию (RED) для котлов» (PDF). www.epa.org. Агентство по охране окружающей среды США. Получено 12 мая 2015.
Библиография
- Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1439855119.