- Uzbūve
- Nomenklatūra
- Īpašības
- Fiziskais stāvoklis
- Molekulārais svars
- Kušanas punkts
- Blīvums
- Šķīdība
- Ķīmiskās īpašības
- Iegūšana
- Lietojumprogrammas
- Dzīvnieku barībā
- Nanodaļiņu sintēzē
- Kaitēkļu apkarošanas pētījumos
- Elektriski vadošos audumos
- Ietekme uz vidi
- Atsauces
Vara sulfāts pentahidrāts ir neorganisks savienojums, kas sastāv no šādiem elementiem: vara (Cu), sērs (S), skābeklis (O) un ūdens (H 2 O). Tas satur vara (II) (Cu 2+ ) un sulfāta (SO 4 2- ) jonus . Tās ķīmiskā formula ir CuSO 4 • 5H 2 O.
Dabā tas ir sastopams, veidojot minerālu halcantītu vai kalcantītu, ko sauc arī par chalclase vai calclasse. Tā ir zila kristāliska cieta viela.
Vara sulfāta pentahidrāta kristāls CuSO 4 • 5H 2 O. Autors: Überraschungsbilder. Avots: Wikimedia Commons.
To lieto kā uztura bagātinātāju dažiem dzīvniekiem, piemēram, atgremotājiem, cūkām un mājputniem. Lauksaimniecībā tas kalpo par pesticīdu. Ieguves rūpniecībā tas ļauj reģenerēt citus metālus.
Zilās nokrāsas dēļ to izmanto audumu un metālu krāsošanai. To izmanto metāla vara nogulsnēšanai uz celulozes šķiedrām, lai iegūtu elektrību vadošus audumus. To izmanto arī vara un tā oksīdu nanodaļiņu sagatavošanai ar dažādiem pielietojumiem.
Augstā koncentrācijā tas var būt toksisks faunai un florai, tāpēc to dažreiz izmanto, lai iznīcinātu kaitēkļus (dzīvniekus vai augus) no ūdens vides, piemēram, lagūnām un dabīgiem dīķiem.
Uzbūve
Šo savienojumu veido vara elements tā oksidācijas stāvoklī +2 un sulfāta anjons. Pēdējā ir sēra atoms ar valenci +6, ko ieskauj četri skābekļa atomi, katrs ar valenci -2. Tādā veidā sulfāta jonam ir divas negatīvas lādiņas.
Tā struktūrā ir arī 5 ūdens molekulas. Nākamajā attēlā jūs varat redzēt, kā dažādi atomi ir izvietoti kristālā.
CuSO 4 • 5H 2 O. uzbūve. Autors: Smokefoot. Avots: Wikimedia Commons.
Cu 2+ (oranžās sfēras) tiek koordinēts vienlaicīgi ar 4 H 2 O molekulām (skābeklis = sarkans; ūdeņradis = balts) un ar 2 SO 4 2- skābekļa atomiem (sērs = dzeltens). Attēlā viena no H 2 O molekulām ir redzamā brīvībā, bet ir daļa no kristāliskās struktūras.
Nomenklatūra
Halkantīta minerāls CuSO 4 • 5H 2 O. Autors: Archaeodontosaurus. Avots: Wikimedia Commons.
- Vara sulfāta pentahidrāts
- Varā (II) pietiek ar pentahidrātu
- Zilais džeks
- Zils akmens (no angļu zila akmens)
- Halkantīts, kalcantīts, halklāze vai kalcāze
Īpašības
Fiziskais stāvoklis
Zila kristāliska cieta viela.
Molekulārais svars
249,686 g / mol
Kušanas punkts
Sasniedzot 110 ºC, tas sadalās.
Blīvums
2286 g / cm 3
Šķīdība
Šķīst ūdenī: 22,0 g / 100 g ūdens 25 ° C temperatūrā. Šķīst metanolā (CH 3 OH). Nedaudz šķīst etanolā (CH 3 CH 2 OH).
Ķīmiskās īpašības
Šis savienojums, nonākot saskarē ar ūdeni, izšķīst, veidojot jonus Cu 2+ un SO 4 2- . Tā šķīdība ūdenī ievērojami samazinās, ja ūdenī ir sērskābe.
H 2 SO 4 nodrošina SO 4 2- jonus, un tā klātbūtne rada “kopējā jona” efektu, jo šis jons atrodas vara sulfāta pentahidrātā. Izšķīdināšanu var izteikt šādi:
CuSO 4 • 5H 2 O (ciets) + ūdens ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + ūdens
Tāpēc, ja sērskābes SO 4 2 jau atrodas šķīdumā , līdzsvars mainās pa kreisi, tas ir, uz cietās vielas veidošanos, un tādējādi šķīdība samazinās.
Iegūšana
Viens no veidiem, kā iegūt vara sulfāta pentahidrātu, ir minerālā malahīta izšķīdināšana sērskābes ūdens šķīdumā (H 2 SO 4 ) kontrolētā temperatūrā. Malahīts satur Cu 2 (OH) 2 CO 3 ar citiem piemaisījumiem, piemēram, dzelzi.
Neattīrītu vara (II) šķīdumu apstrādā ar ūdeņraža peroksīdu (H 2 O 2 ), lai nodrošinātu, ka dzelzs (II) (Fe 2+ ) piemaisījumi tiek pārveidoti par dzelzi (III) (Fe 3+ ). Pēdējais tiek izgulsnēts dzelzs hidroksīda (Fe (OH) 3 ) veidā, izmantojot nātrija hidroksīdu (NaOH).
Nokrišņi nozīmē, ka šķīdumā veidojas nešķīstošas cietas daļiņas, kas nokrīt tā konteinera apakšpusē, kurā tas atrodas.
Koncentrēta CuSO 4 • 5H 2 O. šķīduma izskats. Autors: PublicDomainPictures. Avots: Pixabay.
Iegūtais maisījums tiek filtrēts, lai noņemtu cieto Fe (OH) 3, un atlikušo šķidrumu apstrādā ar etanolu (C 2 H 5 OH), metanolu (CH 3 OH) vai sērskābi, lai izgulsnētu visus Cu 2+ jonus kā no CuSO 4 • 5H 2 O.
Piemēram, pievienojot etanolu, ir pieejams mazāk ūdens, lai joni Cu 2+ un SO 4 2 būtu šķīdumā un mēdz saistīties kopā. Tas darbojas kā dehidrētājs. Jo vairāk etanola pievienosit, jo cietāks tas veidosies.
Izgulsnējušos cieto vielu var pārkristalizēt attīrīšanai. Lai to izdarītu, to izšķīdina ūdenī 80-90 ° C temperatūrā un pēc tam šķīdumu atdzesē līdz 25-30 ° C. Pentahidrāta savienojums atkārtoti izgulsnējas, un piemaisījumi paliek šķīdumā.
Lietojumprogrammas
Tam ir plašs komerciālu pielietojumu klāsts.
Lauksaimniecībā tas kalpo par pesticīdu, insekticīdu, herbicīdu, fungicīdu, germicīdu un augsnes piedevu. Veterinārajā terapijā to lieto kā antihelmintisku, fungicīdu un vemšanas līdzekli (lai izraisītu vemšanu).
To izmanto kā zilu vai zaļu pigmentu krāsvielās un krāsvielās, kā kodinātāju audumu un metālu krāsošanā. Arī kā foto drukas toneri un kā reaģentu negatīvo pastiprināšanai.
To izmanto kalnrūpniecībā kā flotācijas reaģentu cinka un svina reģenerācijai. To izmanto citu vara savienojumu ražošanai, to izmanto ādas miecēšanā un koksnes saglabāšanai.
Dzīvnieku barībā
Šo savienojumu cūku uzturā lieto ļoti mazos daudzumos kā augšanas veicinātāju, īpaši pēc atšķiršanas. Mehānisms, kādā tai ir šī ietekme, joprojām nav zināms.
Daži pētnieki apgalvo, ka tas samazina patogēno vai kaitīgo baktēriju populāciju dzīvnieku zarnās un attiecīgi veicina to augšanu.
Izmantojot CuSO 4 • 5H 2 O, var veicināt atšķirto sivēnu attīstību. Autors: MabelAmber. Avots: Pixabay.
Citi zinātnieki norāda, ka tas uzlabo šo dzīvnieku zarnu veselību, taču daži pētījumi norāda, ka vara intravenozas injekcijas uzlabo arī viņu augšanu.
To pašu izmantoja arī mājputniem, un to izmantoja atgremotāju vara deficītam.
Nanodaļiņu sintēzē
Copper sulfate pentahidrāts ir izmantoti, lai iegūtu jauktus nanodaļiņas vara un vara (I) oksīds (Cu / Cu 2 O).
Nanodaļiņas ir ārkārtīgi mazas struktūras, kuras var redzēt tikai caur elektronu mikroskopu.
Cu / Cu 2 O pulveris in nanoparticulate formā tiek izmantots katalīzes vai paātrinājuma ķīmisku reakciju, pusvadītāju un antibakteriāliem materiāliem, kā arī citas programmas.
Kaitēkļu apkarošanas pētījumos
CuSO 4 • 5H 2 O ir izmantots eksperimentos, lai novērtētu tā toksicitāti Pomacea canaliculata sugu gliemežiem.
Tās ir gliemji, kuru dzimtene ir Dienvidamerikas tropiskie reģioni un kas apdzīvo dažāda veida ekosistēmas, sākot no purviem un lagūnām līdz ezeriem un upēm.
Tie tiek pētīti tāpēc, ka daži cilvēku parazīti ir tādi, kā Schistosoma mansoni (trematode, kas izraisa bilharzijas slimību). Gliemeži var būt kaitīgi arī lauksaimniecības kultūrām appludinātos reģionos.
Gliemežu čaumalas Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Avots: Wikimedia Commons.
Olas, ko gliemeži noguldījuši uz ūdensauga. Šie gliemeži dažreiz ir kaitēkļi, kurus var kontrolēt ar CuSO 4 • 5H 2 O. Shan Lv, Nacionālais parazitāro slimību institūts / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Avots: Wikimedia Commons.
Saskaņā ar pārskatītajiem pētījumiem vara sulfāta pentahidrāta ūdens šķīdumi ir ārkārtīgi toksiski šiem gliemežiem, tāpēc šo savienojumu var izmantot, lai gliemjus izvadītu no inficētajām vietām.
Saskaņā ar noteiktiem pētījumiem tas notiek tāpēc, ka gliemežam nav nepieciešams vara jons, tāpēc dzīvnieka nāves gadījumā pietiktu tikai ar kontaktu ar šo jonu.
Elektriski vadošos audumos
Šis savienojums ir izmantots tekstilmateriālu iegūšanai ar integrētiem elektrības sensoriem. Šis auduma tips tiek izmantots elektrības uzkrāšanas ierīcēs, spiediena sensoros, fotodetektoros un gaismas izstarojošos ekrānos.
Lai iegūtu elektrību vadošus audumus, daļēji sintētisku austas celulozes šķiedru ar nosaukumu "Lyocell" pārklāj ar metālisku varu. Pārklāšanu veic neelektrolītiski, sākot no CuSO4 • 5H2O un citu ķīmisko palīgvielu šķīduma.
Lyocell šķiedra. Šāda veida audums tika izmantots vara apšuvuma pārbaudēs. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Avots: Wikimedia Commons.
Šādā veidā iegūts audums var nodot elektrisko signālu pat deformācijas vai stiepšanās apstākļos, saglabājot augstu vadītspēju.
Ietekme uz vidi
Kā iepriekš paskaidrots, CuSO 4 • 5H 2 O, izšķīdinot ūdenī, rada vara (II) jonu.
Kaut arī varš ir ļoti svarīgs nelielā koncentrācijā dzīvu organismu aktivitātei šūnās, augstā koncentrācijā tas var būt toksisks un pat izraisīt nāvi.
Tāpēc minētā jonu klātbūtne vidē rada risku dzīvniekiem un augiem. Ūdens ekosistēmās tas var bioakumulēties dzīvās būtnēs un barības ķēdē, nodarot kaitējumu.
CuSO 4 • 5H 2 O var būt kaitīgs ūdens videi. Autors: JamesDeMers. Avots: Pixabay.
Faktiski dažos gadījumos ir konstatēts, ka ūdens vides piesārņojums ar vara sulfāta pentahidrātu samazina noteiktu ūdens augu biomasu.
Kas nozīmē, ka augi mazāk koncentrējas šī sāls klātbūtnē augstā koncentrācijā.
Atsauces
- Lide, DR (redaktors) (2003). CRC ķīmijas un fizikas rokasgrāmata. 85 th CRC Press.
- Kokes, H. et al. (2014). Vara un dzelzs izšķīšana no malahīta rūdas un vara sulfāta pentahidrāta izgulsnēšana ķīmiskā procesā. Inženierzinātnes un tehnoloģijas, starptautisks žurnāls. 2014. gads; 17 (1): 39-44. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Alves de Azevedo B., JP un Peixoto, MN (2015). Ar vara sulfāta pentahidrātu ( CuSO 4 .5H 2 O) pakļautā Salvinia molesta reducēšana no biomasas . Ambient. Ūdens 2015; 10 (3): 520-529. Atgūts no doaj.org.
- Sakne, W. et al. (2019. gads). Elastīgs tekstilizstrādājumu celma sensors, kura pamatā ir Lyocell tipa celulozes audums ar vara pārklājumu. Polimēri 2019, 11, 784. Atgūts no vietnes mdpi.com.
- Pitelli, RA et al. (2008). Akūts vara sulfāta un žāvētu neem lapu ūdens ekstrakta toksiskums uz gliemežiem (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Atgūts no doaj.org.
- Badawy, SM et al. (2015). Ūdens vidē sagatavotu Cu / Cu2O nanodaļiņu sintēze, raksturojums un katalītiskā aktivitāte. Ķīmisko reakciju inženierijas un katalīzes biļetens. 2015; 10 (2): 169-174. Atgūts no doaj.org.
- Justel, FJ et al (2014). Piesātinātu šķīdumu šķīdības un fizikālās īpašības vara sulfātā + sērskābē + jūras ūdens sistēmā dažādās temperatūrās. Brazīlijas ķīmiskās inženierijas žurnāls. 2015; 32 (3): 629-635. Atgūts no doaj.org.
- Park, CS un Kim, BG (2016). Vara (II) sulfāta un dikoperhlorīda trihidroksīda šķīdība in vitro cūkām. Āzijas austrālieši. J. Anim. Sci., 2016; 29 (11): 1608-1615. Atgūts no doaj.org.
- ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Vara sulfāta pentahidrāts. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Vikipēdija (2020). Halkanteits. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.