BAKROV SULFAT (CUSO4): STRUKTURA, LASTNOSTI, PRIDOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Bakrovega sulfata je anorganska spojina, ki sestoji iz elementov baker (Cu), žvepla (S) in kisika (O). Njegova kemijska formula je CuSO ₄ . Baker je v oksidacijskem stanju +2, žveplo +6, kisik pa ima valenco -2.

To je bela trdna snov, ki se ob izpostavitvi vlagi v okolju spremeni v njen modri pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Belo trdno snov dobimo s segrevanjem modre barve, da izloči vodo.

Brezvodni bakrov sulfat (CuSO ₄ ) (brez vode v svoji kristalni strukturi). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Vir: Wikimedia Commons.

Kot antibakterijsko sredstvo se že stoletja uporablja za celjenje ran pri ljudeh in živalih. Deluje tudi kot fungicid, kot adstrigentno sredstvo, kot protidiaroično sredstvo in za nadzor črevesnih bolezni pri živalih. Uporablja se tudi kot protiglivično sredstvo pri rastlinah.

Vendar pa so nekatere njegove uporabe opustili, ker je njegov presežek lahko strupen za ljudi, živali in rastline. Območje koncentracije, v katerem se lahko uporablja, je ozko in je odvisno od vrste.

Uporablja se kot katalizator pri kemijskih reakcijah in kot sušilno sredstvo za topila. Omogoča izboljšanje odpornosti in prožnosti nekaterih polimerov.

Prekomerne količine te spojine so lahko škodljive v tleh, saj je strupena za mikroorganizme, ki so koristni za rastline.

Struktura

Bakrov sulfat sestavljata bakreni ion (Cu ²⁺ ) in sulfatni ion (SO ₄ ^2- ).

Jonska zgradba bakrovega (II) sulfata. Avtor: Marilú Stea.

Zaradi izgube dveh elektronov ima bakreni ion (II) naslednjo elektronsko konformacijo:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Videti je, da ima nepopolno 3d orbito (ima 9 elektronov namesto 10).

Nomenklatura

• Brezvodni bakrov sulfat
• Bakrov (II) sulfat
• Cupric sulfat

Lastnosti

Fizično stanje

Bela ali zelenkasto bela trdna snov v obliki kristalov.

Molekularna teža

159,61 g / mol

Tališče

Pri 560 ° C razpade.

Gostota

3,60 g / cm ³

Topnost

22 g / 100 g vode pri 25 ° C. Netopen v etanolu.

Kemijske lastnosti

Če je izpostavljena vlagi zraka pod 30 ° C, postane pentahidratna spojina CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Njegove vodne raztopine so modre zaradi tvorbe iona hexaacuocopper (II) ^2+, ki povzroči barvanje. V tem ionu sta dve molekuli vode bolj oddaljeni od kovinskega atoma kot ostale štiri.

Deformirana struktura iona hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

To je posledica tako imenovanega Jahn-Tellerjevega učinka, ki napoveduje, da bo ta vrsta sistema doživela izkrivljanje, ki ga povzroči dejstvo, da ima Cu ²⁺ elektronsko strukturo, ki se konča v d ⁹ , torej nepopolno orbitalno (bilo bi popolno, če bi bil d ¹⁰ ).

Če amoniak (NH ₃ ) se doda na teh rešitev, se tvorijo in ki NH ₃ zaporedno premakne molekule vode. Oblikujejo se na primer od ²⁺ do ²⁺ .

Ko se CuSO ₄ segreje do razpada, oddaja strupene pline in se spremeni v kurični oksid CuO.

Pridobitev

Brezvodni bakrov sulfat lahko dobimo s popolno dehidracijo pentahidratne spojine, kar dosežemo s segrevanjem, dokler molekule vode ne izhlapijo.

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

Pentahydrated spojina modra, tako da, ko se kristalne vode izgubi je bel brezvodni CuSO ₄ Dobimo .

Prijave

Nekatere njegove uporabe se prekrivajo s tisto s pentahidratno spojino. Drugi so značilni za brezvodno snov.

Kot antibakterijsko sredstvo

Ima protimikrobno sredstvo. Že tisoč let se uporablja, tudi v južno in srednjeameriških kulturah, da prepreči okužbo ran s pomočjo gaze, namočene v raztopini te spojine.

Ocenjujejo, da v mehanizmu njihovega protibakterijskega delovanja ioni Cu ²⁺ tvorijo kelate z encimi, ki so ključni za celične funkcije bakterij in jih deaktivirajo. Prav tako sprožijo tvorbo hidroksilnih radikalov OH •, ki poškodujejo membrane bakterij in njihove DNK.

CuSO ₄ lahko deluje proti nekaterim patogenim bakterijam. Avtor: Gerd Altmann Vir: Pixabay.

Nedavno so poročali, da lahko sledovi CuSO ₄ povečajo protimikrobno delovanje naravnih izdelkov, bogatih s polifenoli, kot so izvlečki granatnega jabolka in infuzije nekaterih vrst čajnih rastlin.

V veterinarskih aplikacijah

Uporablja se kot antiseptik in adstrigentno sredstvo za sluznico ter za zdravljenje konjuktivitisa in zunanjega otitisa. Uporablja se za izvajanje terapevtskih ali profilaktičnih kopeli, da se prepreči gniloba nog goveda, ovc in drugih sesalcev.

Vodne raztopine CuSO _{4 se} uporabljajo za celjenje kopit govedi. Avtorja: Ingrid und Stefan Melichar. Vir: Pixabay.

Služi kot jedko sredstvo za nekrotične mase na okončinah goveda, razjede stomatitisa in zrnatega tkiva le-teh. Uporablja se kot fungicid pri zdravljenju ringworma in glivičnih bolezni kože.

Uporablja se tudi kot emetik (sredstvo za izzvanje bruhanja) pri prašičih, psih in mačkah; kot protidiaralno adstrigentno sredstvo za teleta in za nadzor črevesne monilije pri perutnini in trihomonijaze pri puranih.

Kot dodatek v krmi za živali

Bakrov sulfat se v zelo majhnih količinah uporablja kot dodatek za krmo goveda, prašičev in perutnine. Uporablja se za zdravljenje pomanjkanja bakra pri prežvekovalcih. Pri prašičih in perutnini se uporablja kot stimulans za rast.

Baker je bil opredeljen kot bistven za biosintezo hemoglobina sesalcev, kardiovaskularno strukturo, sintezo kostnega kolagena, encimske sisteme in razmnoževanje.

Kot je bilo omenjeno v prejšnjem poglavju, se lahko daje tudi kot zdravilo za zatiranje bolezni. Vendar je treba natančno spremljati raven dopolnil in / ali zdravil.

Perutnina in njihova jajca lahko v svoji prehrani vplivajo na presežek bakrovega sulfata. Avtor: Pexels. Vir: Pixabay.

Od določene količine, ki je odvisna od posamezne vrste, lahko pride do zmanjšanja rasti, izgube apetita in teže, poškodb določenih organov in celo smrti živali.

Na primer, pri piščancih dodatek 0,2% ali več zmanjša njihov vnos hrane s posledično izgubo teže, zmanjšanjem proizvodnje jajc in debelino lupin.

V kmetijskih aplikacijah

V sistemih ekološke pridelave ni dovoljeno uporabljati sintetičnih fungicidov, sprejeti so le izdelki na osnovi bakra in žvepla, na primer bakrovega sulfata.

Na primer, nekatere glive, ki napadajo rastline jablan, na primer Venturia inaequalis, ubijejo s to spojino. Šteje se, da Cu ²⁺ ioni lahko vstopajo v glivične spore, denaturirajo beljakovine in blokirajo različne encime.

Bakrov sulfat se uporablja za boj proti nekaterim glivam, ki napadajo jabolka. Algirdas na lt.wikipedia / Public domain. Vir: Wikimedia Commons.

Pomen bakra v rastlinah

Element baker je pomemben pri fizioloških procesih rastlin, kot so fotosinteza, dihanje in obramba pred antioksidanti. Tako pomanjkanje tega elementa kot njegov presežek ustvarita reaktivne kisikove vrste, ki so škodljive za njihove molekule in strukture.

Območje koncentracije bakra za optimalno rast in razvoj rastlin je zelo ozko.

Neželeni učinki na kmetijstvo

Če se ta izdelek v kmetijskih dejavnostih preveč uporablja, je lahko fitotoksičen, povzroči prezgodnji razvoj plodov in spremeni njihovo barvo.

Poleg tega se baker nabira v tleh in je strupen za mikroorganizme in deževnike. To je v nasprotju s konceptom ekološkega kmetijstva.

Čeprav se CuSO ₄ uporablja v ekološkem kmetijstvu, je lahko deževnikom škodljiv. Avtor: Patricia Maine Degrave. Vir: Pixabay.

V katalizi kemičnih reakcij

Brezvodni CuSO ₄ služi kot katalizator za različne reakcije organskih karbonilnih spojin z dioli ali njihove epoksidov, ki dioksolanov ali acetonidi. Zahvaljujoč tej spojini lahko reakcije potekajo v blagih pogojih.

Primer reakcije, pri kateri brezvodni CuSO ₄ deluje kot katalizator. Avtor: Marilú Stea.

Poročalo se je tudi, da njegovo katalitično delovanje omogoča dehidracijo sekundarnih, terciarnih, benzilnih in alilnih alkoholov v ustrezne olefine. Reakcija poteka zelo preprosto.

Čisti alkohol segrevamo skupaj z brezvodnim CuSO ₄ pri temperaturi 100-160 ° C v času 0,5-1,5 ure. Posledica tega je dehidracija alkohola in olefin je destiliran čist iz reakcijske mešanice.

Dehidracija alkohola z brezvodnim bakrovim (II) sulfatom. Avtor: Marilú Stea.

Kot sredstvo za dehidracijo

Ta spojina se v kemijskih laboratorijih uporablja kot sredstvo za sušenje. Uporablja se za dehidriranje organskih tekočin, kot so topila. Apsorbira vodo, ki tvori pentahidratno spojino CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Ko beli brezvodni CuSO ₄ absorbira vodo, se pretvori v modro pentahidratno spojino CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

Za izboljšanje polimerov

Brezvodni CuSO ₄ se uporablja za izboljšanje lastnosti nekaterih polimerov in hkrati omogoča, da se lahko reciklirajo.

Delci spojine v acetonu so na primer v posebnem mlinu zmešali z akrilonitril-butadiensko gumo, s čimer so bili delci CuSO ₄ zelo majhni.

Bakrov sulfat izboljša točke vezanja polimera, tvori mešanico z visoko trdnostjo, trdoto in presenetljivo fleksibilnostjo.

V prekinljenih terapevtskih aplikacijah

V preteklosti so raztopine bakrovega sulfata uporabljali za izpiranje želodca, ko je nekdo trpel zaradi zastrupitve z belim fosforjem. Vendar so raztopino takoj premešali, da se prepreči zastrupitev z bakrom.

Raztopine te spojine so bile uporabljene skupaj z drugimi snovmi za lokalno uporabo pri fosfornih opeklinah kože.

Včasih so bile uporabne pri določenih oblikah prehranske anemije pri otrocih in pri pomanjkanju bakra pri osebah, ki so prejemale parenteralno prehrano, to je pri ljudeh, ki se ne morejo prehranjevati z usti.

Nekateri losjoni za ekcem, impetigo in intertrigo vsebujejo CuSO ₄ . Raztopine so uporabili kot adstrigentno sredstvo pri okužbah oči. Včasih so kristale nanašali neposredno na opekline ali razjede.

Vse te aplikacije se ne izvajajo več zaradi toksičnosti, ki jo lahko povzroči presežek te spojine.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Bakrov sulfat. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. et al. (2006). Študija in vitro o postinfekcijskih dejavnostih bakrovega hidroksida in bakrovega sulfata proti konidiji Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893–899. Obnovljeno s povezave.springer.com.
4. Holloway, AC in sod. (2011). Povečanje protimikrobnih aktivnosti celotnega in subfrakcioniranega belega čaja z dodatkom bakrovega (II) sulfata in vitamina C proti Staphylococcus aureus; mehanični pristop. BMC dopolnilo Altern Med 11, 115 (2011). Pridobljeno iz bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Mehanski mehanizem privzema transportov Arabidopsis thaliana z visoko afiniteto COPT. Protoplazma 256, 161-170 (2019). Obnovljeno s povezave.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Vpliv bakrovega sulfata na proizvodnjo jajc in debelino lupine. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Vzpostavljeno z academ.oup.com.
7. Hanzlik, RP in Leinwetter, M. (1978). Reakcije epoksidov in karbonilnih spojin, kataliziranih z brezvodnim bakrovim sulfatom. J. Org. Chem., Vol.43, št.3, 1978. Obnovljeno od pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC in sod. (1979). Zahteva bakra po otroških prašičih Fed Prečiščena dieta. Časopis za prehrano, letnik 109, številka 6, junij 1979, strani 939–948. Pridobljeno s spletnega mesta academ.oup.com.
9. Hoffman, RV in sod. (1979). Brezvodni bakrov (II) sulfat: Učinkovit katalizator za tekočo fazno dehidracijo alkoholov. J. Org. Chem., 1980, 45, 917–919. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018). Izboljšana natezna trdnost akrilonitril-butadienska guma / brezvodni kompoziti bakrovega sulfata, pripravljeni s koordinacijskim navzkrižnim povezovanjem. Polim. Bik. 76, 1435–1452 (2019). Obnovljeno s povezave.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Nova antibakterijska zdravila: alternative tradicionalnim antibiotikom. Baker. V napredku mikrobne fiziologije. Pridobljeno od sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
13. Google Spletna mesta. Naredite brezvodni bakrov sulfat. V domači kemiji Paradox. Obnovljeno s spletnega mesta sites.google.com.