Kobber(II)sulfat

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. juli 2021; checks kræver 17 redigeringer .

Kobbersulfat (II).


Generel
Systematisk navn	Kobbersulfat (II).
Traditionelle navne	pentahydrat: "kobbersulfat"
Chem. formel	CuSO4 _ _ _
Rotte. formel	CuSO4 _
Fysiske egenskaber
Stat	krystallinsk
Molar masse	159.609 (sulfat) 249.685 (pentahydrat) g/ mol
Massefylde	3,64 g/cm³
Hårdhed	2,5 [1]
Termiske egenskaber
Temperatur
• nedbrydning	over 650 °C
Kemiske egenskaber
Syredissociationskonstant $pK_{a}$	5⋅10 −3
Struktur
Koordinationsgeometri	Oktaedral
Krystal struktur	anz. — rombisk pentahydrat — triklinisk pinacoidalt trihydrat — monoklinisk
Klassifikation
Reg. CAS nummer	7758-98-7
PubChem	24462
Reg. EINECS nummer	231-847-6
SMIL	[O-]S(=O)(=O)[O-].[Cu+2]
InChI	InChI=1S/Cu.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L
RTECS	GL8800000
CHEBI	23414
ChemSpider	22870
Sikkerhed
Begræns koncentrationen	i luft: mr 0,009, ss 0,004; i vand: 0,001
LD 50	rotter, oral [2] [3] : 300 mg/kg mus, oral: 87 mg/kg
Toksicitet	Moderat giftig, irriterende , miljøfarlig
ECB ikoner
NFPA 704	0 2 en
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Kobber( II)sulfat ( kobber(II)sulfat , det traditionelle navn på det krystallinske hydrat er kobbersulfat ) er en uorganisk forbindelse , et kobbersalt af svovlsyre med formlen Cu S O 4 .

Ikke-flygtigt stof, lugtfrit. I vandfri form er det et hvidt pulver, meget hygroskopisk . I form af krystallinske hydrater - gennemsigtige ikke-hygroskopiske krystaller af forskellige nuancer af blå. I luften forsvinder de gradvist ( taber krystallisationsvand). Den har en bitter metallisk astringerende smag.

Kobber(II)sulfat er meget opløseligt i vand. Det krystalliserer fra vandige opløsninger i form af blåt pentahydrat CuSO 4 5H 2 O ( kobbersulfat ). Toksiciteten af kobbersulfat for varmblodede dyr er relativt lav, samtidig er det meget giftigt for fisk.

Det har desinficerende , antiseptiske , astringerende egenskaber. Det bruges i medicin, i afgrødeproduktion som et antiseptisk middel, fungicid eller kobber- svovlgødning .

At være i naturen

Det forekommer i naturen i form af mineraler chalcanthite (CuSO 4 5H 2 O), chalcocyanit (CuSO 4 ), bonattit (CuSO 4 3H 2 O), butit (CuSO 4 7H 2 O) og som en del af nogle andre mineraler [4 ] .

Henter

I industrien

I industrien opnås forurenet kobber(II)sulfat ved at opløse kobber og kobberaffald i fortyndet svovlsyre H 2 SO 4 , mens opløsningen blæses med luft:

{\mathsf {2Cu+O_{2}+2H_{2}SO_{4}\rightarrow 2CuSO_{4}+2H_{2}O)),

ved at opløse kobber(II) oxid CuO i H 2 SO 4 :

{\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+H_{2}O)),

sulfatiserende ristning af kobbersulfider og som et biprodukt af den elektrolytiske raffinering af kobber.

I laboratorieforhold

I laboratoriet kan CuSO 4 opnås ved indvirkning af koncentreret svovlsyre på kobber ved opvarmning:

{\mathsf {Cu+2H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O)),

temperaturen bør ikke overstige 60 °C, ved en højere temperatur dannes et biprodukt i betydelige mængder - kobber(I)sulfid :

{\mathsf {5Cu+4H_{2}SO_{4}\rightarrow 3CuSO_{4}+Cu_{2}S\downarrow +4H_{2}O)).

Under laboratorieforhold kan kobber(II)sulfat også opnås ved reaktion af neutralisering af kobber(II)hydroxid med svovlsyre, for at opnå kobbersulfat af høj renhed, henholdsvis anvendes rene reagenser:

{\mathsf {Cu(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\højrepil CuSO_{4}+2H_{2}O)).

Rent kobbersulfat kan opnås som følger. Hæld 120 ml destilleret vand i en porcelænskop, tilsæt 46 ml kemisk ren svovlsyre med en densitet på 1,8 g/cm 3 og anbring i en blanding af 40 g rent kobber (f.eks. elektrolytisk). Derefter opvarmes til 70-80 ° C og ved denne temperatur i en time gradvist, i portioner på 1 ml, tilsættes 11 ml koncentreret salpetersyre . Hvis kobber bliver dækket af krystaller, tilsæt 10-20 ml vand. Når reaktionen er overstået (udviklingen af gasbobler stopper), fjernes kobberresterne, og opløsningen inddampes, indtil der kommer krystaller på overfladen af filmen og får lov at afkøle. De udfældede krystaller skal omkrystalliseres 2-3 gange fra destilleret vand og tørres [5] .

Oprensning

Det er muligt at rense forurenet eller teknisk kobbersulfat ved omkrystallisation - stoffet opløses i kogende destilleret vand, indtil opløsningen er mættet, hvorefter den afkøles til ca. +5 ° C. Det resulterende bundfald af krystaller frafiltreres. Selv multipel omkrystallisation tillader dog ikke at slippe af med urenhederne af jernforbindelser, som er de mest almindelige urenheder i kobbersulfat.

For fuldstændig rensning koges kobbersulfat med blydioxid PbO 2 eller bariumperoxid BaO 2 , indtil en filtreret prøve af opløsningen viser fravær af jern. Derefter filtreres opløsningen og inddampes, indtil der kommer en film af krystaller på overfladen, hvorefter den afkøles til krystallisation [5] .

Ifølge N. Shoorl kan kobbersulfat renses på følgende måde: tilsæt små mængder hydrogenperoxid H 2 O 2 og natriumhydroxid NaOH til en varm opløsning af CuSO 4 , kog og filtrer bundfaldet. Krystallerne, der udfældede fra filtratet, omkrystalliseres to gange. Det resulterende stof har en renhed, der ikke er lavere end kvalifikationen "kemisk ren" [5] .

Dyb rengøring

Der er en mere kompleks rensningsmetode, der giver dig mulighed for at få kobbersulfat med høj renhed , med et urenhedsindhold på omkring 2 10 -4 %.

Til dette fremstilles en vandig opløsning af kobbersulfat mættet ved 20 ° C (kun dobbeltdestilleret vand anvendes ). Hydrogenperoxid tilsættes i en mængde på 2-3 ml af en 30% opløsning pr. 1 liter, blandet, friskudfældet basisk kobbercarbonat tilsættes i en mængde på 3-5 gram, opvarmes og koges i 10 minutter for at nedbryde H. 202 . _ _

Derefter afkøles opløsningen til 30-35°C, filtreres, og 15 ml af en 3% opløsning af natriumdiethylithiocarbamat tilsættes og holdes i en omrører i tre til fire timer uden at sænke temperaturen. Derefter filtreres opløsningen hurtigt fra store flager af komplekserne, og aktivt kul BAU-A tilsættes i en halv time under omrøring. Opløsningen skal derefter vakuumfiltreres .

Derefter hældes ca. 200 ml af en mættet NaCl- opløsning med "Ch" -kvalifikation i CuSO 4 -opløsningen pr. 1 liter, og rent aluminium tilsættes i tråd eller afpuds, indtil reaktionen er afsluttet, kobber frigives, og opløsningen bliver klar ( brint ). er frigivet ). Det isolerede kobber adskilles fra aluminium ved omrystning, bundfaldet vaskes ved dekantering , først med vand, derefter hældes med en varm 5-10% opløsning af saltsyre af kemisk renhed under omrystning i en time og konstant opvarmning til 70-80 ° C, derefter vasket med vand og hældt med 10-15% svovlsyre (OSCh 20-4) i en time med opvarmning ved samme temperaturområde. Renheden af yderligere produkter afhænger af graden og grundigheden af vask med syrer, samt kvalifikationen af de reagenser, der anvendes yderligere.

Efter vask med syrer vaskes kobberet igen med vand og opløses i 15-20% svovlsyre (OSCh 20-4) uden et stort overskud af det med tilsætning af hydrogenperoxid (OSCh 15-3). Efter reaktionen koges den resulterende sure opløsning af kobbersulfat for at nedbryde overskydende peroxid og neutraliseres, indtil bundfaldet, der oprindeligt udfældede, er fuldstændigt opløst med destilleret 25% ammoniakopløsning (OSCH 25-5) eller ammoniumcarbonatopløsning tilsættes , renset ved hjælp af kompleks adsorptionsmetode til ekstra ren.

Efter henstand i en dag filtreres opløsningen langsomt. Svovlsyre (OSCH) tilsættes til filtratet, indtil et blåligt-grønt bundfald er fuldstændigt udfældet og beholdes, indtil det bliver groft og bliver til grønt basisk kobbersulfat . Det grønne bundfald får lov at henstå, indtil det er kompakt, og det vaskes grundigt med vand, indtil de opløselige urenheder er fuldstændig fjernet. Derefter opløses bundfaldet i svovlsyre, filtreres, justeres til pH = 2,5-3,0 og omkrystalliseres to gange med hurtig afkøling, idet opløsningen omrøres hver gang under afkøling til opnåelse af mindre krystaller af kobbersulfat. De udfældede krystaller overføres til en Buchner-tragt, og den resterende moderlud fjernes ved hjælp af en vandstrålepumpe . Den tredje krystallisation udføres uden at gøre opløsningen sur for at opnå lidt større og formede krystaller [6] .

Fysiske egenskaber

Opløselighed i vand ved forskellige temperaturer [7]

{\ce {CuSO4}}

Temperatur, °С	Opløselighed
	${\ce {CuSO4}}$	${\ce {CuSO4.5H2O}}$
	%	%	i g pr. 100 g vand
0	12.9	20.2	23.3
femten	16.2	25.3	30.2
25	18.7	29.2	34,9
tredive	20.3	31.6	39,9
40	22.8	35,5	46,2
halvtreds	25.1	39,2	52,6
60	28.1	43,8	61,1
70	31.4	49,0	71,6
80	34,9	54,4	83,8
90	38,9	60,0	98,2
100	42,4	66,0	115,0

Kobber (II) sulfat pentahydrat (kobber sulfat) - blå gennemsigtige krystaller af det trikliniske system. Densitet 2,284 g/ cm3 . Ved en temperatur på 110 °C spaltes 4 vandmolekyler, ved 150 °C sker der fuldstændig dehydrering [8] .

Opløselighed i vand

Opløseligheden af kobber(II)sulfat i vand ved forskellige temperaturer er angivet i tabellen.

Strukturen af det krystallinske hydrat

Strukturen af kobbersulfat er vist i figuren. Som det ses er to SO 4 2− anioner langs akserne og fire vandmolekyler (i planet) koordineret omkring kobberionen, og det femte vandmolekyle spiller rollen som broer, der ved hjælp af hydrogenbindinger forener vandmolekyler fra planet og sulfatgruppen.

Termisk virkning

Når det opvarmes, spalter pentahydratet sekventielt to vandmolekyler og passerer ind i CuSO 4 3H 2 O-trihydratet (denne proces, forvitring , forløber langsomt ved lavere temperaturer [inklusive ved 20-25 ° C]) og derefter ind i monohydratet (ved 110 °C) °C) CuSO 4 H 2 O, og over 258 °C dannes et vandfrit salt.

Over 650 °C bliver pyrolysen af vandfrit sulfat intens i henhold til reaktionen:

{\mathsf {2CuSO_{4}{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}2CuO+2SO_{2}+O_{2}}}.

Hydratiseringsreaktionen af vandfrit kobber(II)sulfat er eksoterm og forløber med en betydelig frigivelse af varme (79 kJ/mol).

Kemiske egenskaber

Elektrolytisk dissociation

Som alle salte dannet af ioner af en svag base og en stærk syre, hydrolyseres kobber(II)sulfat ( graden af hydrolyse i en 0,01 M opløsning ved 15 ° C er 0,05%) og giver et surt miljø ( pH af den angivne løsning er 4.2). Dissociationskonstanten er 5⋅10 −3 .

CuSO 4 er et salt, der er meget opløseligt i vand og en stærk elektrolyt; i opløsninger dissocieres kobber(II)sulfat i ét trin:

{\mathsf {CuSO_{4}\rightarrow Cu^{2+}+SO_{4}^{2-}}}.

Substitutionsreaktion

Substitutionsreaktionen er mulig i vandige opløsninger af kobbersulfat ved anvendelse af metaller, der er mere aktive end kobber, til venstre for kobber i den elektrokemiske spændingsserie af metaller:

{\mathsf {CuSO_{4}+Zn\rightarrow Cu\downarrow +ZnSO_{4}}}.

Reaktion med opløselige baser (alkalier)

Kobber(II)sulfat reagerer med alkalier og danner et blåt bundfald af kobber(II)hydroxid [9] :

{\mathsf {CuSO_{4}+2KOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +K_{2}SO_{4))},

{\mathsf {CuSO_{4}+2LiOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Li_{2}SO_{4))},

{\mathsf {CuSO_{4}+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Na_{2}SO_{4))}.

Reduceret ionligning ( Berthollets regel )

{\mathsf {Cu^{{2+}}+2OH^{-}\højrepil Cu(OH)_{2}\pil ned }}

Udvekslingsreaktion med andre salte

Kobbersulfat indgår også i udvekslingsreaktioner for Cu 2+ og SO 4 2- ioner :

{\mathsf {CuSO_{4}+BaCl_{2}\rightarrow CuCl_{2}+BaSO_{4}\downarrow )),

{\mathsf {CuSO_{4}+K_{2}S\rightarrow CuS\downarrow +K_{2}SO_{4))}.

Oxiderende egenskaber

Kobbersulfat oxiderer HI , iodider og, ved opvarmning , HBr og bromider til frie halogener . Det reduceres af hydrogeniodid og iodider til metallisk kobber , når det er belyst, da det dannede kobber(I)iodid nedbrydes i lyset. En blanding af tørt kobbersulfat og natriumbromid på grund af dannelsen af kobber (II) bromid , som i tør tilstand nedbrydes ved temperaturer over +500 ° C, og i nærvær af fugt falder dens nedbrydningstemperatur til 115-140 ° C :

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2KI\longrightarrow \ Cu_{2}SO_{4}+K_{2}SO_{4}+I_{2}\downarrow ))$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HI\longrightarrow \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}+I_{2}\downarrow ))$

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}+\ 2KI\ \xrightarrow {h\nu } \ Cu\downarrow +I_{2}\downarrow +K_{2}SO_{4))))$

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}+\ 2HI\ \xrightarrow {h\nu } \ Cu\downarrow +I_{2}\downarrow +H_{2}SO_{4))))$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2NaBr\ \xrightarrow {>500^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+Na_{2}SO_{4}+Br_{2}\ pil op}}$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HBr\ \xrightarrow {>500^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}\uparrow +Br_{2 }\pil op }}$ ${\mathsf {2CuSO_{4}*5H_{2}O+\ 2NaBr\ \xrightarrow {115-140^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+Na_{2}SO_{4} +Br_{2}\uparrow +10H_{2}O\uparrow }}$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HBr\ \xrightarrow {H_{2}O,115-140^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4 }+Br_{2}\uparrow }}$

Diverse

Med sulfater af alkalimetaller og ammonium danner komplekse salte, for eksempel: Na 2 [Cu(SO 4 ) 2 ] 6H 2 O.

Cu 2+ ionen farver flammen grøn.

Produktion og anvendelse

Kobber(II)sulfat er et af de vigtigste kobbersalte. Det tjener ofte som råmateriale til fremstilling af andre kobberforbindelser.

Vandfrit kobbersulfat er et godt tørremiddel og kan bruges til dehydrering (absolutisering) af ethanol , dehydrering af gasser (inklusive luft) og som en indikator for fugt.

Letheden ved at dyrke kobbersulfatpentahydratkrystaller og deres skarpe forskel fra den vandfri form bruges i skoleundervisning.

I maskinteknik bruges det til at male metaldele før deres manuelle mærkning.

I byggeriet bruges en vandig opløsning af kobbersulfat til at neutralisere virkningerne af lækager, fjerne rustpletter og også til at fjerne saltsekreter ("udblomstring") fra mursten, beton og pudsede overflader samt et antiseptisk og svampedræbende middel til at forhindre træforrådnelse .

I landbruget bruges kobbersulfat som antiseptisk, fungicid og kobber-svovlgødning. For at desinficere træernes sår bruges en 1% opløsning (100 g pr. 10 l), som gnides ind i tidligere rensede beskadigede områder. Mod senskimmel af tomater og kartofler sprøjtes plantninger med en 0,2% opløsning (20 g pr. 10 l) ved de første tegn på sygdommen samt til forebyggelse i tilfælde af en trussel om sygdommens begyndelse (f. for eksempel i vådt, fugtigt vejr). Jorden hældes med en opløsning af kobbersulfat for at desinficere og kompensere for manglen på svovl og kobber (5 g pr. 10 l). Imidlertid bruges oftere kobbersulfat som en del af Bordeaux-væsken - det vigtigste kobbersulfat CuSO 4 3Cu (OH) 2 mod svampesygdomme og drue phylloxera . Kobber(II)sulfat er kommercielt tilgængelig til dette formål.

Kemisk behandling med kobbersulfat bruges også til at bekæmpe algeopblomstring i reservoirer [10] .

Det bruges også til fremstilling af mineralske malinger , i medicin, som en af komponenterne i elektrolytiske bade til kobberplettering osv., og som en del af spindeløsninger til fremstilling af acetatfibre .

Registreret i fødevareindustrien som fødevaretilsætning E519 . Anvendes som farvefikseringsmiddel og konserveringsmiddel.

I hverdagen bruges de til at fjerne rustpletter på loftet efter oversvømmelse.

Ved indkøb af ikke-jernholdigt metalskrot bruges en opløsning af kobbersulfat til at påvise zink , mangan og magnesium i aluminiumlegeringer og rustfrit stål . Når disse metaller opdages, vises røde pletter.

Sikkerhed

Stoffet er lavt giftigt. MPC 500 mg/l [11] [12] . Den dødelige dosis af kobbersulfat varierer fra 45 til 125 gram for en voksen oralt (ved indtagelse), afhængigt af vægt, sundhedstilstand, immunitet over for overskydende kobber og andre faktorer. Tegn på forgiftning bliver mærkbare ved et enkelt indtag af mere end 0,5 g af forbindelsen indeni (den såkaldte toksiske dosis ). LD 50 for rotter 300 mg/kg [2] . Billedet af forgiftning ved indånding af kobbersulfataerosoler er mere komplekst.

Stofhåndteringsregler

Kontakt med huden af et tørt stof anses for sikkert, men det skal vaskes af. Tilsvarende, når man kommer ind i opløsninger og fugtede faste stoffer. I tilfælde af kontakt med øjnene skylles grundigt med rindende vand (svag stråle). Hvis en fast eller koncentreret opløsning kommer ind i mave-tarmkanalen , er det nødvendigt at vaske offerets mave med en 0,1% opløsning af kaliumpermanganat , give offeret et saltvandslaksativ - magnesiumsulfat 1-2 spiseskefulde, fremkalde opkastning, give et diuretikum . Derudover kan indtagelse af et vandfrit stof i munden og maven forårsage termiske forbrændinger .

Svage opløsninger af kobbersulfat, når de tages oralt, virker som et stærkt opkastningsmiddel og bruges nogle gange til at fremkalde opkastning.

Når du arbejder med kobbersulfatpulver og -støv, skal du sørge for at undgå at støve dem, det er nødvendigt at bruge en maske eller åndedrætsværn og vaske dit ansigt efter arbejde. Den akutte toksiske dosis ved inhalation af en aerosol er 11 mg/kg [13] . Hvis kobbersulfat kommer ind i luftvejene i form af en aerosol, skal du fjerne offeret til frisk luft, skylle munden med vand og skylle næsevingerne.

Opbevar stoffet på et køligt, tørt sted, i en tætlukket stiv plast- eller glasbeholder, væk fra medicin, fødevarer og dyrefoder, utilgængeligt for børn og dyr.

Hygiejniske standarder

MPC i arbejdsområdet - 1 mg / l (1g / m³) (for bivalente kobberioner).

Noter

↑ Kobbervitriol . crystallov.net. Hentet 26. april 2017. Arkiveret fra originalen 9. maj 2017. (ubestemt)
↑ 1 2 Yershov Yu. A. , Pletneva T. V. Mekanismer for den toksiske virkning af uorganiske forbindelser. - M . : Medicin, 1989. - S. 142.
↑ Cupric sulfate Arkiveret 12. august 2014 på Wayback Machine . US National Institutes of Health
↑ Kobbersulfat // Chemical Encyclopedia / Kap. udg. I. L. Knunyants , N. S. Zefirov . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 3. - ISBN 5-85270-008-8 .
↑ 1 2 3 Karyakin Yu. V. Rene kemiske reagenser. Retningslinjer for laboratoriefremstilling af uorganiske præparater. - 2. udg. - M. - L. : GHI, 1947. - S. 343. - 577 s.
↑ Polyansky N. A., Kozhevnik S. N. Oprensning af kobberforbindelser fra urenheder. Fremstilling af højrent kobbersulfat // Indsamling af laboratoriearbejder. - Norilsk, 1998.
↑ Wasserman I.M. Produktion af mineralsalte . - Udgave 2. udg., revideret. og yderligere .. - Leningrad: Goshimizdat. Leningrad. afdeling, 1962. - 439 s.: ill. Med. (Russisk) Arkiveret 26. juli 2020 på Wayback Machine
↑ Kemikerens håndbog . - 2. udg., revideret. og yderligere - L.-M.: Kemi, 1963. - V. 2. - S. 124-125, 265. - 1168 s. — 20.000 eksemplarer. Arkiveret 16. oktober 2012 på Wayback Machine
↑ Opnåelse af uopløselige baser . Samlet samling af DER. Hentet 26. april 2017. Arkiveret fra originalen 26. april 2017. (ubestemt)
↑ Landbrugets vandforsyning og kunstvanding. — Kolos. - M. , 1984.
↑ navn= https://docs.cntd.ru_GOST (utilgængeligt link) 19347-2014 Kobbervitriol. Specifikationer (ændret udgave)
↑ navn= https://www.safework.ru Arkiveret 8. marts 2022 på Wayback Machine
↑ Kobbersulfat . _ Pesticid Management Education Program (PMEP) . Cornell University (december 1993). Hentet 26. april 2017. Arkiveret fra originalen 5. juli 2019.

vitriol
vanadium (VSO 4 7H 2 ) jern (FeSO 4 7H 2 O) kobolt (CoSO 4 7H 2 O) kobber (CuSO 4 5H 2 O) nikkel (NiSO 4 7H 2 O) bly (PbSO 4 ) chrom (CrSO 4 7H 2 O) zink (ZnSO 4 7H 2 O) mangan (MnSO 4 5H 2 O)