VARA SULFĀTS (CUSO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, IEGŪŠANA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Vara sulfāts ir neorganisks savienojums, kas sastāv no šādiem elementiem: vara (Cu), sēra (S) un skābekļa (O). Tās ķīmiskā formula ir CuSO ₄ . Varš ir oksidācijas stāvoklī +2, sērs +6, un skābekļa valence ir -2.

Tā ir balta cieta viela, kas, saskaroties ar apkārtējās vides mitrumu, pārvēršas par tās zilo pentahidrātu CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Balto cietvielu iegūst, karsējot zilo, lai novērstu ūdeni.

Bezūdens vara sulfāts (CuSO ₄ ) (bez ūdens tā kristāliskajā struktūrā). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Avots: Wikimedia Commons.

Gadsimtiem ilgi to izmantoja kā antibakteriālu līdzekli, lai dziedinātu cilvēku un dzīvnieku brūces. Tas darbojas arī kā fungicīds, kā savelkošais līdzeklis, kā pretdiastītu līdzeklis un kontrolē zarnu trakta slimības dzīvniekiem. To izmanto arī kā pretsēnīšu līdzekli augos.

Tomēr daži no tā lietošanas veidiem ir pārtraukti, jo tā pārpalikums var būt toksisks cilvēkiem, dzīvniekiem un augiem. Koncentrācijas diapazons, kurā to var izmantot, ir šaurs un atkarīgs no sugas.

To izmanto kā katalizatoru ķīmiskās reakcijās un kā desikantu šķīdinātājiem. Tas ļauj uzlabot dažu polimēru izturību un elastību.

Pārmērīgs šī savienojuma daudzums var būt kaitīgs augsnēs, jo tas ir toksisks mikroorganismiem, kas ir labvēlīgi augiem.

Uzbūve

Vara sulfātu veido vara jons (Cu ²⁺ ) un sulfāta jons (SO ₄ ² ).

Vara (II) sulfāta jonu struktūra. Autors: Marilú Stea.

Divu elektronu zuduma dēļ vara (II) jonam ir šāda elektroniskā konformācija:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Var redzēt, ka tai ir nepilnīga 3D orbitāle (tai ir 9 elektroni, nevis 10).

Nomenklatūra

• Bezūdens vara sulfāts
• Vara (II) sulfāts
• Kuņģa sulfāts

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Balta vai zaļgani balta cieta viela kristālu formā.

Molekulārais svars

159,61 g / mol

Kušanas punkts

560 ° C temperatūrā tas sadalās.

Blīvums

3,60 g / cm ³

Šķīdība

22 g / 100 g ūdens 25 ° C temperatūrā. Nešķīst etanolā.

Ķīmiskās īpašības

Pakļaujot gaisa mitrumam zem 30 ° C, tas kļūst par pentahidrātu savienojumu CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Tā ūdens šķīdumi ir zilā krāsā, jo veidojas heksaakokopērs (II) ²⁺ jons, kas rada minēto krāsojumu. Šajā jonā divas no ūdens molekulām atrodas tālāk no metāla atoma nekā pārējās četras.

Heksaakokoppera (II) ²⁺ jonu deformēta struktūra . Benjah-bmm27 / Publiskais īpašums. Avots: Wikimedia Commons.

Tas ir saistīts ar tā saukto Jahn-Teller efektu, kas paredz, ka šāda veida sistēmām būs izkropļojumi, ko izraisa fakts, ka Cu ²⁺ ir elektroniska struktūra, kas beidzas ar d ⁹ , tas ir, nepilnīga orbīta (tā būtu pilnīga, ja būtu d ¹⁰ ).

Ja šiem šķīdumiem pievieno amonjaku (NH ₃ ), veidojas kompleksi, kuros NH ₃ secīgi izspiež ūdens molekulas. Tie ir izveidoti, piemēram, no ²⁺ līdz ²⁺ .

Kad CuSO ₄ uzkarsē līdz sadalīšanās brīdim, tas izdala toksiskas gāzes un pārvēršas par vara oksīdu CuO.

Iegūšana

Bezūdens vara sulfātu var iegūt, pilnībā dehidrējot pentahidrāta savienojumu, ko panāk, to sildot, līdz ūdens molekulas iztvaiko.

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

Pentahidratētais savienojums ir zils, tāpēc, zaudējot kristalizācijas ūdeni, iegūst balto bezūdens CuSO ₄ .

Lietojumprogrammas

Daži no tā izmantošanas veidiem pārklājas ar pentahidrāta savienojumu. Citi ir raksturīgi bezūdens vielai.

Kā antibakteriāls līdzeklis

Tam ir potenciāls kā pretmikrobu līdzeklim. To izmanto tūkstošiem gadu, arī Dienvidamerikas un Centrālamerikas kultūrās, lai novērstu brūču infekciju, izmantojot marli, kas iemērc šī savienojuma šķīdumā.

Tiek lēsts, ka to antibakteriālās aktivitātes mehānismā Cu ²⁺ joni veido helātus ar fermentiem, kuriem ir izšķiroša nozīme baktēriju šūnās, tos deaktivizējot. Tie arī izraisa hidroksilgrupu OH • veidošanos, kas bojā baktēriju membrānas un to DNS.

CuSO ₄ var darboties pret dažām patogēnām baktērijām. Autors: Gerds Altmans. Avots: Pixabay.

Nesen tika ziņots, ka CuSO ₄ pēdas var palielināt antibakteriālo iedarbību dabīgiem produktiem, kas bagāti ar polifenoliem, piemēram, granātābolu ekstraktiem un dažu veidu tējas augu infūzijām.

Veterināros lietojumos

To lieto kā antiseptisku un savelkošu līdzekli gļotādām, kā arī konjunktivīta un ārējā otīta ārstēšanai. To lieto terapeitisko vai profilaktisko vannu veikšanai, lai izvairītos no liellopu, aitu un citu zīdītāju kāju puves.

CuSO ₄ ūdens šķīdumus izmanto, lai izārstētu liellopu nagus. Autori: Ingrīda un Stefans Meličari. Avots: Pixabay.

Tas kalpo kā kodīgais līdzeklis nekrotiskajām masām uz liellopu ekstremitātēm, stomatīta čūlām un to granulētajiem audiem. To lieto kā fungicīdu cirpējēdes un ādas sēnīšu slimību ārstēšanā.

To lieto arī kā vemšanas līdzekli (līdzekli vemšanas ierosināšanai) cūkām, suņiem un kaķiem; kā saīsinošs līdzeklis pret caureju teļiem un kontrolēt zarnu moniliāzi mājputniem un trichomoniāzi tītariem.

Kā papildinājums dzīvnieku barībā

Vara sulfāts ir izmantots kā papildinājums ļoti mazos daudzumos liellopu, cūku un mājputnu barošanai. To lieto vara deficīta ārstēšanai atgremotājiem. Cūkām un mājputniem to izmanto kā augšanas stimulantu.

Varš ir atzīts par būtisku zīdītāju hemoglobīna biosintēzei, sirds un asinsvadu struktūras veidošanai, kaulu kolagēna sintēzei, enzīmu sistēmām un reprodukcijai.

Kā minēts iepriekšējā sadaļā, to var ordinēt arī kā slimības kontroles zāles. Tomēr rūpīgi jāuzrauga papildināšanas un / vai medikamentu līmenis.

Mājputnus un viņu olas uzturā var ietekmēt liekā vara sulfāts. Autors: Pexels. Avots: Pixabay.

No noteikta daudzuma, kas atkarīgs no katras sugas, var rasties augšanas samazināšanās, apetītes un svara zudums, atsevišķu orgānu bojājumi un pat dzīvnieku nāve.

Piemēram, cāļiem, pievienojot par 0,2% vai vairāk, tiek samazināta barības deva, attiecīgi samazinoties svaram, samazinoties olu ražošanai un to čaumalu biezumam.

Izmantošanai lauksaimniecībā

Bioloģiskās ražošanas sistēmās nav atļauts izmantot sintētiskos fungicīdus, tiek pieņemti tikai tādi produkti, kuru pamatā ir vara un sērs, piemēram, vara sulfāts.

Piemēram, noteiktas sēnes, kas uzbrūk ābolu augiem, piemēram, Venturia inaequalis, tiek nogalinātas ar šo savienojumu. Tiek uzskatīts, ka Cu ²⁺ joni var iekļūt sēnīšu sporās, denaturēt olbaltumvielas un bloķēt dažādus enzīmus.

Vara sulfātu izmanto, lai apkarotu dažas sēnes, kas uzbrūk āboliem. Algirdas vietnē lt.wikipedia / Public domain. Avots: Wikimedia Commons.

Vara nozīme augos

Vara elements ir svarīgs augu fizioloģiskajos procesos, piemēram, fotosintēzē, elpošanā un aizsardzībā pret antioksidantiem. Gan šī elementa deficīts, gan tā pārpalikums rada reaktīvās skābekļa sugas, kas ir kaitīgas to molekulām un struktūrām.

Vara koncentrāciju diapazons optimālai augu augšanai un attīstībai ir ļoti šaurs.

Nelabvēlīga ietekme uz lauksaimniecību

Ja šo produktu lauksaimniecībā izmanto pārāk daudz, tas var būt fitotoksisks, izraisīt priekšlaicīgu augļu attīstību un mainīt to krāsu.

Turklāt varš uzkrājas augsnē un ir toksisks mikroorganismiem un sliekām. Tas ir pretrunā ar bioloģiskās lauksaimniecības jēdzienu.

Lai arī CuSO ₄ izmanto bioloģiskajā lauksaimniecībā, tas var būt kaitīgs sliekām. Autors: Patricia Maine Degrave. Avots: Pixabay.

Ķīmisko reakciju katalīzē

Bezūdens CuSO ₄ kalpo par katalizatoru dažādu organisko karbonilsavienojumu reakcijām ar dioliem vai to epoksīdiem, veidojot dioksolānus vai acetonīdus. Pateicoties šim savienojumam, reakcijas var veikt maigos apstākļos.

Piemērs reakcijā, kurā bezūdens CuSO ₄ darbojas kā katalizators. Autors: Marilú Stea.

Ir arī ziņojums, ka tā katalītiskā darbība ļauj dehidrēt sekundāros, terciāros, benzil- un alilspiralus līdz tiem atbilstošajiem olefīniem. Reakcija tiek veikta ļoti vienkārši.

Tīrs spirts tiek sildīts kopā ar bezūdens CuSO ₄ temperatūrā 100-160 ° C laikā 0,5-1,5 stundas. Tā rezultātā spirts tiek dehidrēts, un olefīnu destilē no reakcijas maisījuma.

Alkohola dehidrēšana ar bezūdens vara (II) sulfātu. Autors: Marilú Stea.

Kā dehidrējošs līdzeklis

Šo savienojumu ķīmijas laboratorijās izmanto kā desikantu. To izmanto organisko šķidrumu, piemēram, šķīdinātāju, dehidrēšanai. Tas absorbē ūdeni, veidojot pentahidrāta savienojumu CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Kad baltais bezūdens CuSO ₄ absorbē ūdeni, tas pārvēršas par zilo pentahidrāta savienojumu CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Avots: Wikimedia Commons.

Lai uzlabotu polimērus

Bezūdens CuSO ₄ ir izmantots, lai uzlabotu noteiktu polimēru īpašības, vienlaikus ļaujot tos pārstrādāt.

Piemēram, savienojuma daļiņas acetonā ir sajauktas ar akrilnitrila-butadiēna gumiju īpašā dzirnaviņā, mēģinot padarīt CuSO ₄ daļiņas ļoti mazas.

Vara sulfāts uzlabo polimēra saķeres punktus, veidojot maisījumu ar augstu stiprību, cietību un pārsteidzošu elastību.

Pārtraucot ārstēšanu

Agrāk vara sulfāta šķīdumus izmantoja kuņģa skalošanai, kad kāds cieta no saindēšanās ar balto fosforu. Tomēr šķīdums tika nekavējoties maisa, lai izvairītos no vara saindēšanās.

Šī savienojuma šķīdumi tika izmantoti arī kopā ar citām vielām vietējai lietošanai uz fosfora ādas apdegumiem.

Dažreiz tie kalpoja noteiktās bērnu uztura anēmijas formās un vara deficīta gadījumā cilvēkiem, kuri saņēma parenterālu uzturu, tas ir, cilvēkiem, kuri nevar barot sevi caur muti.

Atsevišķos ekzēmas, impetigo un intertrigo losjonos bija CuSO ₄ . Šķīdumus izmantoja kā savelkošu līdzekli acu infekcijām. Dažreiz kristālus uzklāja tieši uz apdegumiem vai čūlām.

Visi šie pielietojumi vairs netiek veikti toksicitātes dēļ, ko var izraisīt šī savienojuma pārpalikums.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Vara sulfāts. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redaktors) (2003). CRC ķīmijas un fizikas rokasgrāmata. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. et al. (2006). In Vitro pētījums par vara hidroksīda un vara sulfāta pēcinfekcijas darbībām pret Venturia inaequalis konidijām. J. Agric. Food Chem., 2006, 54, 893-899. Atgūts no saites.springer.com.
4. Holloway, AC et al. (2011). Pilnas un daļēji frakcionētas baltās tējas pretmikrobu aktivitāšu pastiprināšana, pievienojot vara (II) sulfātu un C vitamīnu pret Staphylococcus aureus; mehāniska pieeja. BMC papildinājums Altern Med 11, 115 (2011). Atgūts no bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. et al. (2018). Vara uzņemšanas mehānisms Arabidopsis thaliana augstas afinitātes HOPS transportētājiem. Protoplazma 256, 161-170 (2019). Atgūts no saites.springer.com.
6. Grimingers, P. (1977). Vara sulfāta ietekme uz olu ražošanu un čaumalas biezumu. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Iegūts no acade.oup.com.
7. Hanzliks, RP un Leinwetter, M. (1978). Ar bezūdens vara sulfāta katalizēto epoksīdu un karbonilsavienojumu reakcijas. J. Orgs. Chem., Vol.43, Nr.3, 1978. Atgūts no pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). Vara prasība mazuļu cūkām, kas barotas ar attīrītām diētām. The Journal of Nutrition, 109. sējums, 6. izdevums, 1979. gada jūnijs, 939. – 948. Lpp. Atjaunots no acade.oup.com.
9. Hofmans, RV et al. (1979). Bezūdens vara (II) sulfāts: efektīvs katalizators spirtu šķidruma fāzes dehidratācijai. J. Orgs. Chem., 1980, 45, 917-919. Atgūts no pubs.acs.org.
10. Šao, C. et al. (2018). Uzlabota akrilnitrila-butadiēna gumijas / bezūdens vara sulfāta kompozītmateriālu stiepes izturība, kas sagatavota ar koordinācijas šķērssavienojumu. Polim. Bullis. 76, 1435-1452 (2019). Atgūts no saites.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). Jaunie antibakteriālie līdzekļi: alternatīvas tradicionālajām antibiotikām. Vara. Ar progresu mikrobu fizioloģijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com
12. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
13. Google vietnes. Izgatavojiet bezūdens vara sulfātu. Mācībā paradoksā. Atjaunots no vietnēm.google.com.