- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- obtenció
- usos
- En aliment per a animals
- En la síntesi de nanopartícules
- En estudis per al control de plagues
- En teles conductores d'electricitat
- Efectes sobre el medi ambient
- referències
El sulfat de coure pentahidratat és un compost inorgànic format pels elements coure (Cu), sofre (S), oxigen (O) i per aigua (H 2 O). Conté els ions coure (II) (Cu 2+) i sulfat (SO 4 2-). La seva fórmula química és CuSO 4 • 5H 2 O.
En la naturalesa es troba formant el mineral chalcantita o calcantita, també anomenat chalclasa o calclasa. És un sòlid cristal·lí blau.
Vidre de sulfat de coure pentahidratat CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Überraschungsbilder. Font: Wikimedia Commons.
S'utilitza com a complement alimentari per a alguns animals com remugants, porcs i aus de corral. En agricultura serveix com a pesticida. En activitats mineres permet recuperar altres metalls.
Per la seva tonalitat blava serveix per a la coloració de teles i metalls. S'ha utilitzat per dipositar coure metàl·lic sobre fibres de cel·lulosa per obtenir teles conductores d'electricitat. També s'usa per preparar nanopartícules de coure i els seus òxids, amb varietat d'aplicacions.
En altes concentracions pot ser tòxic per a la fauna i la flora, per això en ocasions s'empra per eliminar plagues (animals o plantes) d'ambients aquàtics com llacunes i estanys naturals.
estructura
Aquest compost està format per l'element coure en el seu estat d'oxidació +2 i l'anió sulfat. Aquest últim té un àtom de sofre amb valència +6 envoltat per quatre àtoms d'oxigen, cadascun amb valència -2. D'aquesta forma el ió sulfat posseeix dues càrregues negatives.
A més té 5 molècules d'aigua en la seva estructura. En la següent figura es pot apreciar la forma en què estan disposats els diversos àtoms en el cristall.
Estructura de l'CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: Smokefoot. Font: Wikimedia Commons.
El Cu 2+ (esferes color taronja) està coordinat simultàniament amb 4 molècules d'H 2 O (oxigen = vermell; hidrogen = blanc) i amb 2 àtoms d'oxigen dels SO 4 2- (sofre = groc). A la figura una de les molècules d'H 2 O està en aparent llibertat però forma part de l'estructura cristal·lina.
Nomenclatura
Mineral de chalcantita CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: arqueodontosaure. Font: Wikimedia Commons.
- Sulfat de coure pentahidratat
- Sufato de coure (II) pentahidratat
- vidriol blau
- Pedra blau (de l'anglès blue stone)
- Chalcantita, calcantita, chalclasa o calclasa
propietats
estat físic
Sòlid cristal·lí blau.
pes molecular
249,686 g / mol
Punt de fusió
A l'arribar a 110 ºC es descompon.
densitat
2,286 g / cm 3
solubilitat
Soluble en aigua: 22,0 g / 100 g d'aigua a 25 ° C. Soluble en metanol (CH 3 OH). Lleugerament soluble en etanol (CH 3 CH 2 OH).
propietats químiques
Aquest compost a l'entrar en contacte amb aigua es dissol formant els ions Cu 2+ i SO 4 2-. La seva solubilitat en aigua disminueix significativament si en l'aigua és present àcid sulfúric.
El H 2 SO 4 proporciona ions SO 4 2- i la seva presència genera l'efecte de "ió comú", ja que aquest ió està present en el sulfat de coure pentahidratat. La dissolució es pot expressar així:
CuSO 4 • 5H 2 O (sòlid) + aigua ⇔ Cu 2+ + SO 4 2+ aigua
Per tant, si ja en solució està present el SO 4 2- de l'àcid sulfúric, l'equilibri es desplaça cap a l'esquerra, és a dir, cap a la formació de l'sòlid i així la solubilitat disminueix.
obtenció
Una de les formes d'obtenir el sulfat de coure pentahidratat és dissolent el mineral malaquita en solució aquosa d'àcid sulfúric (H 2 SO 4) a temperatura controlada. La malaquita conté Cu 2 (OH) 2 CO 3 amb altres impureses, com ara ferro.
La solució impura de coure (II) es tracta amb peròxid d'hidrogen (H 2 O 2) per assegurar que les impureses de ferro (II) (Fe 2+) es converteixin en ferro (III) (Fe 3+). Aquest últim es fa precipitar en forma d'hidròxid fèrric (Fe (OH) 3) utilitzant hidròxid de sodi (NaOH).
Precipitar vol dir que es formen partícules d'un sòlid insoluble en la solució, el qual cau a el fons de l'recipient que la conté.
Aspecte d'una solució concentrada d'CuSO 4 • 5H 2 O. Autor: PublicDomainPictures. Font: Pixabay.
La barreja resultant es filtra per eliminar el sòlid de Fe (OH) 3 i el líquid romanent es tracta amb etanol (C 2 H 5 OH), metanol (CH 3 OH) o àcid sulfúric per precipitar tots els ions Cu 2+ en forma de CuSO 4 • 5H 2 O.
Quan s'afegeix ara etanol hi ha menys aigua disponible perquè els ions Cu 2+ i SO 4 2- estiguin en solució i tendeixen a unir-se entre si. Actua com un deshidratant. Com més etanol s'agrega més sòlid es forma.
El sòlid precipitat es pot recristal·litzar per purificar-lo. Per a això es dissol en aigua a una temperatura de 80-90 ° C i després la solució es refreda a 25-30 ° C. El compost pentahidratado torna a precipitar i les impureses romanen en solució.
usos
Té un ampli interval d'aplicacions comercials.
A l'àrea de l'agricultura serveix com a pesticida, insecticida, herbicida, fungicida, germicida i additiu per a terres. En teràpies veterinàries s'empra com antihelmíntic, fungicida i emètic (per causar vòmit).
S'utilitza com a pigment blau o verd en tints i colorants, com a mordent en la coloració de teles i metalls. També com tòner d'impressió en fotografies i com a reactiu per intensificar els negatius.
S'empra en les activitats de mineria com a reactiu de flotació per a la recuperació de zinc i plom. Serveix per produir altres compostos de coure, s'utilitza en l'adob de cuirs i per conservar la fusta.
En aliment per a animals
Aquest compost és usat en la dieta dels porcs en molt petites quantitats com a promotor de l'creixement, especialment en la fase posterior a l'deslletament. Encara es desconeix el mecanisme pel qual té aquest efecte.
Alguns investigadors afirmen que redueix la població de bacteris patògens o nocives a l'intestí dels animals i en conseqüència afavoreix el seu creixement.
Amb el CuSO 4 • 5H 2 O es pot afavorir el desenvolupament dels porquets deslletats. Autor: MabelAmber. Font: Pixabay.
Altres estudiosos indiquen que millora la salut de l'intestí d'aquests animals, però certes investigacions indiquen que la injecció intravenosa de coure també millora el seu creixement.
També s'ha emprat amb la mateixa finalitat en aus de corral, i s'ha utilitzat en la deficiència de coure dels remugants.
En la síntesi de nanopartícules
El sulfat de coure pentahidratat s'ha utilitzat per obtenir nanopartícules mixtes de coure i òxid de coure (I) (Cu / Cu 2 O).
Les nanopartícules són estructures extremadament petites que es poden veure només a través d'un microscopi electrònic.
La pols de Cu / Cu 2 O en forma de nanopartícules té ús en catàlisi o acceleració de reaccions químiques, en semiconductors i en materials antimicrobians, entre altres aplicacions.
En estudis per al control de plagues
El CuSO 4 • 5H 2 O ha estat utilitzat en experiències per avaluar la seva toxicitat cap als caragols de l'espècie Pomacea canaliculata.
Aquests són mol·luscs nadius de les regions tropicals d'Amèrica de Sud que habiten diversos tipus d'ecosistemes, des pantans i llacunes fins llacs i rius.
Són estudiats perquè alguns s'allotgen paràsits humans com el Schistosoma mansoni (trematodo que produeix la malaltia de la bilharzia). Els cargols també poden ser perjudicials per als cultius agrícoles de regions inundades.
Closques dels cargols Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Font: Wikimedia Commons.
Ous dipositats pels cargols en una planta aquàtica. Aquests cargols en ocasions constitueixen una plaga que pot ser controlada amb el CuSO 4 • 5H 2 O. Shan Lv, National Institute of Parasitic Diseases / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Font: Wikimedia Commons.
D'acord amb els estudis revisats les solucions aquoses de sulfat de coure pentahidratat són extremadament tòxiques per a aquests cargols, de manera que aquest compost pot ser utilitzat per eliminar el mol·lusc de les zones infestades.
Segons certes investigacions això es deu al fet que el cargol no té cap necessitat de l'ió coure, pel que tot just el contacte amb aquest ió seria suficient perquè ocorri la mort de l'animal.
En teles conductores d'electricitat
S'ha emprat aquest compost en l'obtenció de materials tèxtils amb sensors integrats d'electricitat. Aquest tipus de teles té aplicació en dispositius d'emmagatzematge d'electricitat, sensors de pressió, fotodetectors i pantalles emissores de llum.
Per obtenir teles conductores d'electricitat es recobreix amb coure metàl·lic una fibra semisintètica de cel·lulosa teixida anomenada "Lyocell". El recobriment es realitza de forma no electrolítica partint d'una solució de CuSO4 • 5H2O i altres compostos químics auxiliars.
Fibra de Lyocell. Aquest tipus de tela es va emprar en les proves de recobriment amb coure. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Font: Wikimedia Commons.
La tela obtinguda d'aquesta manera pot transferir un senyal elèctric encara sota condicions de deformació o estirament mantenint una alta conductivitat.
Efectes sobre el medi ambient
Com es va explicar anteriorment el CuSO 4 • 5H 2 O a l'dissoldre en aigua genera l'ió coure (II).
Tot i que el coure és essencial en concentracions baixes per a les activitats cel·lulars dels organismes vius, en altes concentracions pot ser tòxic i fins i tot causar la mort.
Per tant, la presència d'aquest ió en l'ambient constitueix un risc per a animals i plantes. En ecosistemes aquàtics pot arribar a bioacumular en els éssers vius i en la cadena alimentària, causant dany.
El CuSO 4 • 5H 2 O pot ser perjudicial per a ambients aquàtics. Autor: JamesDeMers. Font: Pixabay.
De fet, en certes experiències s'ha trobat que la contaminació d'ambients aquàtics amb sulfat de coure pentahidratat causa que la biomassa de certes plantes aquàtiques disminueix.
El que significa que les plantes creixen menys en presència d'aquesta sal en altes concentracions.
referències
- Lide, DR (editor) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 th CRC Press.
- Kokes, H. et al. (2014). Dissolution of copper and iron from Malachite ori and Precipitation of copper sulfate pentahydrate by chemical process. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2014; 17 (1): 39-44. Recuperat de sciencedirect.com.
- Alves d'Azevedo B., JP and Peixoto, MN (2015). Biomass reduction of Salvinia molesta exposed to copper sulfate pentahydrate (CuSO 4.5H 2 O). Rev. Ambient. Aigua 2015; 10 (3): 520-529. Recuperat de doaj.org.
- Root, W. et al. (2019). Flexible Textile Strain Sensor Based on Copper-Coated Lyocell Type Cellulose Fabric. Polymers 2019, 11, 784. Recuperat de mdpi.com.
- Pitelli, RA et al. (2008). Acute toxicity of copper sulfate and aqueous extract of dried neem leaves on snails (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Recuperat de doaj.org.
- Badawy, SM et al. (2015). Synthesis, Characterization and Catalytic Activity of Cu / Cu2O nanoparticles Prepared in Aqueous Medium. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis. 2015; 10 (2): 169-174. Recuperat de doaj.org.
- Justel, FJ et a l'(2014). Solubilities and physical properties of Saturated solutions in the copper sulfate + sulfuric acid + SeaWater system at different temperatures. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2015; 32 (3): 629-635. Recuperat de doaj.org.
- Park, CS and Kim, BG (2016). In vitro Solubility of Copper (II) Sulfate and Dicopper Chloride Trihydroxide for Pigs. Asian Australas. J. Anim. Sci. 2016; 29 (11): 1608-1615. Recuperat de doaj.org.
- US National Library of Medicine. (2019). Copper sulfate pentahydrate. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Wikipedia (2020). Chalcanthite. Recuperat de en.wikipedia.org.