BAKRENI SULFAT (CUSO4): STRUKTURA, SVOJSTVA, DOBIVANJE, UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Bakar sulfat je anorganski spoj koji se sastoji od elemenata bakar (Cu), sumpor (S) i kisika (O). Njegova kemijska formula je CuSO ₄. Bakar je u oksidacijskom stanju +2, sumpor +6, a kisik ima valenciju -2.

To je bijela kruta tvar koja se, kad je izložena vlazi u okolišu, pretvara u svoj plavi pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Bijela krutina dobiva se zagrijavanjem plave boje kako bi se eliminirala voda.

Bezvodni bakreni sulfat (CuSO ₄) (bez vode u svojoj kristalnoj strukturi). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Stoljećima se koristi kao antibakterijsko sredstvo za zarastanje rana kod ljudi i životinja. Djeluje i kao fungicid, kao adstrigentno sredstvo, kao antidijareja i za kontrolu crijevnih bolesti kod životinja. Također se koristi kao antifungalno sredstvo u biljkama.

Međutim, neke su njegove uporabe ukinute jer njegov višak može biti toksičan za ljude, životinje i biljke. Raspon koncentracije u kojoj se može koristiti je uzak i ovisi o vrsti.

Koristi se kao katalizator u kemijskim reakcijama i kao sredstvo za sušenje otapala. Omogućuje poboljšanje otpornosti i fleksibilnosti nekih polimera.

Prekomjerna količina ovog spoja može biti štetna u tlima, jer je otrovna za mikroorganizme koji su korisni za biljke.

Struktura

Bakrov sulfat sastoji se od iona bakra (Cu ²⁺) i sulfatnog iona (SO ₄ ^2-).

Ionska struktura bakrenog (II) sulfata. Autor: Marilú Stea.

Zbog gubitka dva elektrona, bakarni (II) ion ima sljedeću elektroničku konformaciju:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Može se vidjeti da ima nepotpunu 3D orbitalu (ima 9 elektrona umjesto 10).

Nomenklatura

• Bezvodni bakreni sulfat
• Bakreni (II) sulfat
• Cupric sulfat

Svojstva

Psihičko stanje

Bijela ili zelenkasto-bijela kruta tvar u obliku kristala.

Molekularna težina

159,61 g / mol

Talište

Na 560 ° C se raspada.

Gustoća

3,60 g / cm ³

Topljivost

22 g / 100 g vode pri 25 ° C. Netopljivo u etanolu.

Kemijska svojstva

Kada je podvrgnuta vlažnosti zraka ispod 30 ° C, to postaje pentahidrat spoj CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Njegove vodene otopine su plave boje zbog stvaranja iona hexaacuocopper (II) ²⁺ koji stvara obojenje. U ovom ionu dvije molekule vode su dalje od atoma metala u odnosu na ostale četiri.

Deformirana struktura iona hexaacoopper (II) ²⁺. Benjah-bmm27 / Javna domena. Izvor: Wikimedia Commons.

To je zbog takozvanog Jahn-Tellerovog efekta, koji predviđa da će ova vrsta sustava doživjeti distorziju uzrokovanu činjenicom da Cu ²⁺ ima elektroničku strukturu koja završava u d ⁹, tj. Nepotpunu orbitalu (bilo bi potpuno ako bilo bi d ¹⁰).

Ako amonijak (NH ₃) doda se u tih rješenja, kompleksi se formiraju u kojem NH ₃ redom pomiče molekule vode. Formiraju se na primjer od ²⁺ do ²⁺.

Kada se CuSO ₄ zagrijava do razgradnje, on emitira otrovne plinove i pretvara se u kurični oksid CuO.

dobivanje

Bezvodni bakreni sulfat može se dobiti potpunom dehidracijom pentahidratnog spoja, što se postiže zagrijavanjem dok molekule vode ne ispari.

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

Pentahydrated Spoj je plavo, tako da kada se gubi voda kristalizacije, bijela bezvodnog CuSO ₄ dobije se.

Prijave

Neke se njegove uporabe preklapaju s onim pentahidratnog spoja. Drugi su specifični za bezvodnu tvar.

Kao antibakterijsko sredstvo

Ima potencijal kao antimikrobno sredstvo. Koristi se tisućama godina, uključujući kulture u Južnoj i Srednjoj Americi, kako bi se spriječila infekcija rana pomoću gaze natopljene u otopini ovog spoja.

Procjenjuje se da u mehanizmu njihovog antibakterijskog djelovanja ioni Cu ²⁺ tvore helate s enzimima koji su ključni za stanične funkcije bakterija, deaktivirajući ih. Oni također induciraju stvaranje hidroksilnih radikala OH • koji oštećuju membrane bakterija i njihove DNK.

CuSO ₄ može djelovati protiv nekih patogenih bakterija. Autor: Gerd Altmann. Izvor: Pixabay.

Nedavno je objavljeno da tragovi CuSO ₄ mogu povećati antimikrobno djelovanje prirodnih proizvoda bogatih polifenolima, poput ekstrakta šipak i infuzije nekih vrsta biljaka čaja.

U veterinarskim primjenama

Koristi se kao antiseptik i adstrigentno za sluznice i za liječenje konjuktivitisa i vanjskog otitisa. Koristi se za provođenje terapijskih ili profilaktičkih kupki kako bi se izbjeglo truljenje nogu goveda, ovaca i drugih sisavaca.

Vodene otopine CuSO ₄ koriste se za liječenje kopita goveda. Autori: Ingrid i Stefan Melichar. Izvor: Pixabay.

Služi kao kaustično sredstvo za nekrotične mase na udovima goveda, čireve od stomatitisa i zrnatog tkiva istih. Koristi se kao fungicid u liječenju lišajeva i gljivičnih bolesti kože.

Također se koristi i kao emetik (sredstvo za izazivanje povraćanja) kod svinja, pasa i mačaka; kao antidijarealno adstrigentno sredstvo za telad i za kontrolu crijevne monilije kod peradi i trihomonijaze kod purana.

Kao dodatak u hrani za životinje

Bakarni sulfat korišten je kao dodatak u vrlo malim količinama za prehranu goveda, svinja i peradi. Koristi se za liječenje manjka bakra kod preživača. U slučaju svinja i peradi koristi se kao stimulans rasta.

Bakar je identificiran kao bitan za biosintezu hemoglobina sisavaca, kardiovaskularnu strukturu, sintezu koštanog kolagena, enzimske sustave i reprodukciju.

Kao što je spomenuto u prethodnom odjeljku, može se dati i kao lijek za suzbijanje bolesti. Međutim, razinu suplementacije i / ili lijekova treba pomno nadzirati.

Perad i njihova jaja mogu utjecati na višak bakrenog sulfata u njihovoj prehrani. Autor: Pexels. Izvor: Pixabay.

Iz određene količine, koja ovisi o svakoj vrsti, može doći do smanjenja rasta, gubitka apetita i težine, oštećenja određenih organa, pa čak i smrti životinja.

Na primjer, kod pilića dodatak od 0,2% ili više smanjuje njihov unos hrane s posljedičnim gubitkom težine, smanjenom proizvodnjom jaja i debljinom školjki.

U poljoprivrednim primjenama

U sustavima organske proizvodnje nije dopušteno koristiti sintetičke fungicide, prihvaćaju se samo proizvodi na bazi bakra i sumpora, poput bakrenog sulfata.

Na primjer, određene gljivice koje napadaju biljke jabuka, poput Venturia inaequalis, ubijaju se ovim spojem. Smatra se da ioni Cu ²⁺ mogu biti sposobni za ulazak u spore gljivica, denaturiranje proteina i blokiranje različitih enzima.

Bakreni sulfat koristi se za borbu protiv nekih gljivica koje napadaju jabuke. Algirdas na lt.wikipedia / Public domain. Izvor: Wikimedia Commons.

Važnost bakra u biljkama

Element bakar važan je u fiziološkim procesima biljaka kao što su fotosinteza, disanje i obrana od antioksidanata. I nedostatak ovog elementa i njegov višak stvaraju reaktivne kisikove vrste štetne za njihove molekule i strukture.

Raspon koncentracija bakra za optimalan rast i razvoj biljaka vrlo je uzak.

Štetni učinci na poljoprivredu

Kada se ovaj proizvod koristi u pretjeranim poljoprivrednim aktivnostima, može biti fitotoksičan, uzrokovati prerani razvoj plodova i promijeniti njihovu boju.

Uz to, bakar se nakuplja u tlu i toksičan je za mikroorganizme i zemljane gliste. To je u sukobu s konceptom organske poljoprivrede.

Iako se CuSO ₄ koristi u organskoj poljoprivredi, on može biti štetan za gliste. Autor: Patricia Maine Degrave. Izvor: Pixabay.

U katalizi kemijskih reakcija

Bezvodnog CuSO ₄ služi kao katalizator za razne reakcije organskih spojeva s karbonilnim diola ili njihovih epoksida, formiraju dioksolane ili acetomitrila. Zahvaljujući ovom spoju, reakcije se mogu izvesti u blagim uvjetima.

Primjer reakcije u kojoj bezvodnog CuSO ₄ djeluje kao katalizator. Autor: Marilú Stea.

Također je objavljeno da njegovo katalitičko djelovanje omogućava dehidriranje sekundarnih, tercijarnih, benzilnih i alilnih alkohola u njihove odgovarajuće olefine. Reakcija se provodi vrlo jednostavno.

Čisti alkohol se grije zajedno s bezvodnim CuSO ₄ na temperaturi od 100-160 ° C, tijekom vremena od 0.5-1.5 sati. To rezultira dehidracijom alkohola i olefin je destiliran čistim iz reakcijske smjese.

Dehidracija alkohola bezvodnim bakrenim (II) sulfatom. Autor: Marilú Stea.

Kao sredstvo za dehidraciju

Ovaj spoj koristi se u laboratorijama za kemiju kao sredstvo za sušenje. Koristi se za dehidriranje organskih tekućina poput otapala. Upija vodu, formirajući spoj pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Kad bijeli bezvodni CuSO ₄ apsorbira vodu, pretvara se u plavi pentahidratni spoj CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

Za poboljšanje polimera

Bezvodni CuSO ₄ upotrijebljen je za poboljšanje svojstava određenih polimera, omogućujući im da se mogu reciklirati.

Na primjer, čestice spoja u acetonu su pomiješana s akrilonitril-butadien kaučuk u posebnom mlinu, nastojeći da CuSO ₄ čestica vrlo mala.

Bakreni sulfat poboljšava točke vezanja polimera, tvoreći smjesu velike čvrstoće, tvrdoće i iznenađujuće fleksibilnosti.

U prekidnim terapijskim primjenama

U prošlosti su se otopine bakrenog sulfata koristile za ispiranje želuca kad je netko patio od trovanja bijelim fosforom. Međutim, rješenje je brzo promiješano kako bi se izbjeglo trovanje bakrom.

Otopine ovog spoja su također korištene zajedno s drugim tvarima za lokalnu primjenu na fosfornim opeklinama kože.

Ponekad su bili korisni u određenim oblicima prehrambene anemije u djece i nedostatka bakra kod ispitanika koji su primali parenteralnu prehranu, odnosno kod ljudi koji se ne mogu hraniti usta.

Određeni losioni za ekcem, impetigo i intertrigo sadržavali su CuSO ₄. Otopine su korištene kao adstrigentno kod infekcija očiju. Ponekad su se kristali primjenjivali izravno na opekline ili čireve.

Sve ove primjene se više ne provode zbog toksičnosti koju višak ovog spoja može izazvati.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Bakreni sulfat. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priručnik za kemiju i fiziku. 85 ^-og CRC Press.
3. Montag, J. i sur. (2006). Studija in vitro o postinfekcijskim aktivnostima bakrenog hidroksida i bakrenog sulfata protiv konidija Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Oporavak s linka.springer.com.
4. Holloway, AC i sur. (2011). Pojačanje antimikrobnih aktivnosti cijelog i subfrakcioniranog bijelog čaja dodavanjem bakrenog (II) sulfata i vitamina C protiv Staphylococcus aureusa; mehanički pristup. BMC komplement Altern Med 11, 115 (2011). Oporavak od bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. i sur. (2018.). Mehanizam prenošenja bakra Arabidopsis thaliana transportera COPT visokog afiniteta. Protoplazma 256, 161-170 (2019). Oporavak s linka.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Učinak bakrenog sulfata na proizvodnju jaja i debljinu ljuske. Poultry Science 56: 359-351, 1977. Preuzeto sa academ.oup.com.
7. Hanzlik, RP i Leinwetter, M. (1978). Reakcije epoksida i karbonilnih spojeva kataliziranih bezvodnim bakrovim sulfatom. J. Org. Chem., Vol.43, br.3, 1978. Obnovljeno od pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC i sur. (1979). Zahtjev bakra za bebe svinje Fed prečišćene prehrane. Časopis Nutrition, svezak 109, broj 6, lipanj 1979, stranice 939-948. Oporavak s akademije.oup.com.
9. Hoffman, RV i sur. (1979). Bezvodni bakreni (II) sulfat: Učinkovit katalizator za dehidraciju alkohola u tekućoj fazi. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Oporavak od pubs.acs.org.
10. Shao, C. i sur. (2018.). Poboljšana vlačna čvrstoća akrilonitril-butadienska guma / bezvodni bakreni sulfatni kompoziti dobiveni koordinacijskim poprečnim povezivanjem. Polym. Bik. 76, 1435-1452 (2019). Oporavak s linka.springer.com.
11. Betts, JW i sur. (2018.). Novi antibakterijski lijekovi: alternativa tradicionalnim antibioticima. Bakar. Napredak u mikrobiološkoj fiziologiji. Oporavljeno od sciencedirect.com
12. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
13. Google web lokacije. Napravite bezvodni bakreni sulfat. U paradoks kućnoj kemiji. Oporavak s web-mjesta sites.google.com.