SÍRAN MĚĎNATÝ (CUSO4): STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁVÁNÍ, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Skalice je anorganická sloučenina skládající se z prvků měď (Cu), síra (S) a kyslík (O). Jeho chemický vzorec je CuSO ₄. Měď je v oxidačním stavu +2, síra +6 a kyslík má valenci -2.

Jde o bílou pevnou látku, která se po vystavení vlhkosti v prostředí stává jejím modrým pentahydrátem CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Bílá pevná látka se získá zahřátím modré na odstranění vody.

Bezvodý síran měďnatý (CuSO ₄) (bez vody ve své krystalické struktuře). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Po staletí se používá jako antibakteriální látka k hojení ran u lidí a zvířat. Funguje také jako fungicid, jako adstringent, jako proti průjem a ke kontrole střevních chorob u zvířat. Používá se také jako antimykotikum v rostlinách.

Některá z jeho použití však byla přerušena, protože její přebytek může být toxický pro člověka, zvířata a rostliny. Rozsah koncentrace, ve kterém může být použit, je úzký a závisí na druhu.

Používá se jako katalyzátor při chemických reakcích a jako vysoušedlo pro rozpouštědla. Umožňuje zlepšit odolnost a flexibilitu některých polymerů.

Nadměrné množství této sloučeniny může být škodlivé v půdě, protože je toxické pro mikroorganismy, které jsou prospěšné pro rostliny.

Struktura

Síran měďnatý je tvořen iontem mědi (Cu ²⁺) a iontů síranu (SO ₄ ^2-).

Iontová struktura síranu měďnatého. Autor: Marilú Stea.

Kvůli ztrátě dvou elektronů má iont mědi (II) následující elektronickou konformaci:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Je vidět, že má nekompletní 3d orbitál (má 9 elektronů místo 10).

Nomenklatura

• Bezvodý síran měďnatý
• Síran měďnatý
• Síran měďnatý

Vlastnosti

Fyzický stav

Bílá nebo zelenkavě bílá pevná látka ve formě krystalů.

Molekulární váha

159,61 g / mol

Bod tání

Při 560 ° C se rozkládá.

Hustota

3,60 g / cm ³

Rozpustnost

22 g / 100 g vody při 25 ° C Nerozpustný v ethanolu.

Chemické vlastnosti

Když je vystavena vlhkosti vzduchu pod 30 ° C, stává se pentahydrátovou sloučeninou CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Její vodné roztoky jsou modré díky tvorbě iontu hexaacuocopper (II) ^2+, který vytváří uvedené zbarvení. V tomto iontu jsou dvě molekuly vody dále od atomu kovu než ostatní čtyři.

Deformovaná struktura iontu hexaacuocopper (II) ²⁺. Benjah-bmm27 / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

To je způsobeno tzv. Jahn-Tellerovým efektem, který předpovídá, že tento typ systému zažije zkreslení způsobené skutečností, že Cu ²⁺ má elektronickou strukturu, která končí v d ⁹, tj. Neúplnou orbitální (byla by úplná, kdyby bude d ¹⁰).

Pokud amoniak (NH ₃), se přidá do těchto řešení, komplexy se tvoří, v němž NH ₃ postupně vytlačuje molekuly vody. Jsou tvořeny například od ²⁺ do ²⁺.

Když je CuSO ₄ zahříván k rozkladu, uvolňuje toxické plyny a přeměňuje se na oxid měďnatý CuO.

Získání

Bezvodý síran měďnatý lze získat úplnou dehydratací pentahydrátové sloučeniny, čehož se dosáhne zahřátím, dokud se molekuly vody neodpaří.

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

Pentahydratovaného sloučenina je modrá, takže když dojde ke ztrátě krystalové vody se bílá bezvodý CuSO ₄ se získá.

Aplikace

Některá jeho použití se překrývají s použitím sloučeniny pentahydrátu. Jiné jsou specifické pro bezvodou látku.

Jako antibakteriální činidlo

Má potenciál jako antimikrobiální činidlo. Používá se po tisíce let, a to i v jihoamerických a středoamerických kulturách, k prevenci infekce rány pomocí gázy namočené v roztoku této sloučeniny.

Odhaduje se, že v mechanismu jejich antibakteriální aktivity tvoří ionty Cu ²⁺ cheláty s enzymy, které jsou rozhodující pro buněčné funkce bakterií, a deaktivují je. Také indukují tvorbu hydroxylových radikálů OH •, které poškozují membrány bakterií a jejich DNA.

CuSO ₄ může působit proti některým patogenním bakteriím. Autor: Gerd Altmann. Zdroj: Pixabay.

Nedávno bylo popsáno, že stopy CuSO ₄ mohou zvýšit antimikrobiální aktivitu přírodních produktů bohatých na polyfenoly, jako jsou výtažky z granátového jablka a infuze některých typů čajových rostlin.

Ve veterinárních aplikacích

Používá se jako antiseptický a stahující prostředek pro sliznice a pro léčbu zánět spojivek a vnější zánět středního ucha. Používá se k provádění terapeutických nebo profylaktických koupelí, aby se zabránilo hnilobě nohou skotu, ovcí a jiných savců.

Vodné roztoky CuS04 _se používají k léčbě kopyt skotu. Autoři: Ingrid und Stefan Melichar. Zdroj: Pixabay.

Slouží jako žíravina pro nekrotické masy na končetinách skotu, vředů stomatitidy a jejich granulární tkáně. Používá se jako fungicid při léčbě kožních onemocnění plic a plísní.

Používá se také jako emetikum (látka vyvolávající zvracení) u prasat, psů a koček; jako antidiarrhální adstringent pro telata a pro kontrolu střevní moniliózy u drůbeže a trichomoniázy u krůt.

Jako doplněk v krmivech pro zvířata

Síran měďnatý se používá jako doplněk ve velmi malém množství ke krmení skotu, prasat a drůbeže. Používá se k léčbě nedostatku mědi v přežvýkavcích. V případě prasat a drůbeže se používá jako stimulátor růstu.

Měď byla identifikována jako nezbytná pro biosyntézu hemoglobinu savců, kardiovaskulární strukturu, syntézu kostního kolagenu, enzymatické systémy a reprodukci.

Jak je uvedeno v předchozí části, může být také podáváno jako lék na kontrolu nemoci. Úrovně doplňování a / nebo léků by však měly být pečlivě sledovány.

Drůbež a jejich vejce mohou být ovlivněna nadbytkem síranu měďnatého ve stravě. Autor: Pexels. Zdroj: Pixabay.

Z určitého množství, které závisí na každém druhu, může dojít ke snížení růstu, ztrátě chuti k jídlu a hmotnosti, poškození určitých orgánů a dokonce i smrti zvířat.

Například u kuřat snižuje doplňování o 0,2% nebo více jejich příjem potravy s následným úbytkem hmotnosti, sníženou produkcí vajec a tloušťkou skořápek.

V zemědělských aplikacích

V systémech ekologické produkce není dovoleno používat syntetické fungicidy, akceptují se pouze produkty na bázi mědi a síry, jako je síran měďnatý.

Například některé houby, které napadají rostliny jablek, jako je Venturia inaequalis, jsou zabíjeny touto sloučeninou. Předpokládá se, že ionty Cu ²⁺ jsou schopné vstoupit do houbové spóry, denaturovat proteiny a blokovat různé enzymy.

Síran měďnatý se používá k potírání některých hub, které napadají jablka. Algirdas na lt.wikipedia / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.

Význam mědi v rostlinách

Prvek mědi je důležitý ve fyziologických procesech rostlin, jako je fotosyntéza, dýchání a obrana proti antioxidantům. Nedostatek tohoto prvku i jeho přebytek vytvářejí reaktivní druhy kyslíku, které jsou škodlivé pro jejich molekuly a struktury.

Rozpětí koncentrací mědi pro optimální růst a vývoj rostlin je velmi úzké.

Nepříznivé účinky na zemědělství

Pokud se tento produkt používá nadměrně v zemědělských činnostech, může být fytotoxický, způsobit předčasný vývoj plodů a změnit jejich barvu.

Kromě toho se měď hromadí v půdě a je toxická pro mikroorganismy a žížaly. To je v rozporu s konceptem ekologického zemědělství.

Ačkoli se CuSO ₄ používá v ekologickém zemědělství, může být škodlivý pro žížaly. Autor: Patricia Maine Degrave. Zdroj: Pixabay.

Při katalýze chemických reakcí

Bezvodý CuSO ₄ slouží jako katalyzátor pro různé reakce organických karbonylových sloučenin s dioly nebo jejich epoxidy, které dioxolany nebo acetonidy. Díky této sloučenině lze reakce provádět za mírných podmínek.

Příklad reakce, ve které bezvodého CuSO ₄ působí jako katalyzátor. Autor: Marilú Stea.

Bylo také popsáno, že jeho katalytický účinek umožňuje dehydratovat sekundární, terciární, benzylové a alylalkoholy na jejich odpovídající olefiny. Reakce se provádí velmi jednoduše.

Čistý alkohol se zahřívá spolu s bezvodým CuSO _4, při teplotě 100-160 ° C po dobu 0,5-1,5 hodiny. To vede k dehydrataci alkoholu a olefin je z reakční směsi destilován čistě.

Dehydratace alkoholu bezvodým síranem měďnatým. Autor: Marilú Stea.

Jako dehydratační činidlo

Tato sloučenina se používá v chemických laboratořích jako vysoušedlo. Používá se k dehydrataci organických kapalin, jako jsou rozpouštědla. Absorbuje vodu za vzniku pentahydrátu sloučeniny CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Když se bílá bezvodý CuSO ₄ absorbuje vodu převede na modrou pentahydrátu sloučeniny CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Zlepšit polymery

Bezvodý CuSO ₄ byl použit ke zlepšení vlastností určitých polymerů, přičemž umožňuje, aby byly recyklovatelné.

Například, částice sloučeniny v acetonu bylo smícháno s akrylonitril-butadienového kaučuku ve speciálním mlýnu, snaží se CuSO ₄ částice velmi malé.

Síran měďnatý zlepšuje vazebné body polymeru a vytváří směs s vysokou pevností, tvrdostí a překvapivou flexibilitou.

V přerušených terapeutických aplikacích

V minulosti byly roztoky síranu měďnatého používány pro výplach žaludku, když někdo trpěl otravou bílým fosforem. Avšak roztok byl okamžitě promíchán, aby nedošlo k otravě mědí.

Roztoky této sloučeniny byly také použity spolu s dalšími látkami pro lokální aplikace na popáleniny kůže fosforem.

Někdy sloužily u určitých forem nutriční anémie u dětí a při nedostatku mědi u subjektů, které dostaly parenterální výživu, tj. U lidí, kteří se sami nemohou krmit ústy.

Některé ekzémy, impetigo a intertrigo pleťové vody obsahovaly CuSO ₄. Roztoky byly použity jako adstringent při očních infekcích. Krystaly byly někdy aplikovány přímo na popáleniny nebo vředy.

Všechny tyto aplikace se již neuskutečňují kvůli toxicitě, kterou může nadbytek této sloučeniny vyvolat.

Reference

1. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Síran měďnatý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (editor) (2003). CRC Příručka chemie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
3. Montag, J. a kol. (2006). Studie in vitro o postinfekčních aktivitách hydroxidu měďnatého a síranu měďnatého proti Conidia of Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Obnoveno z odkazu.springer.com.
4. Holloway, AC a kol. (2011). Posílení antimikrobiálních aktivit celého a subfrakcionovaného bílého čaje přidáním síranu měďnatého a vitamínu C proti Staphylococcus aureus; mechanický přístup. Doplněk BMC Altern Med 11, 115 (2011). Obnoveno z bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. a kol. (2018). Mechanismus absorpce mědi vysoce afinitních transportérů COPT u Arabidopsis thaliana. Protoplasm 256, 161-170 (2019). Obnoveno z odkazu.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Vliv síranu měďnatého na produkci vajec a tloušťku skořápky. Pouicken Science 56: 359-351, 1977. Citováno z: acad.oup.com.
7. Hanzlik, RP a Leinwetter, M. (1978). Reakce epoxidů a karbonylových sloučenin katalyzovaných bezvodým síranem měďnatým. J. Org. Chem., Sv. 43, č. 3, 1978. Obnoveno z pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC a kol. (1979). Měděné požadavky na čistou stravu pro malé prasata. The Journal of Nutrition, svazek 109, číslo 6, červen 1979, strany 939-948. Obnoveno z webuadem.oup.com.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Síran bezvodého mědi (II): Účinný katalyzátor pro dehydrataci alkoholů v kapalné fázi. J. Org. Chem., 1980, 45, 917-919. Obnoveno z pubs.acs.org.
10. Shao, C. a kol. (2018). Vylepšená pevnost v tahu kompozitů akrylonitril-butadien kaučuk / bezvodý síran měďnatý připravených koordinačním zesíťováním. Polym. Býk. 76, 1435 - 452 (2019). Obnoveno z odkazu.springer.com.
11. Betts, JW a kol. (2018). Nové antibakteriální látky: alternativy k tradičním antibiotikům. Měď. Pokroky v mikrobiální fyziologii. Obnoveno z sciposedirect.com
12. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
13. Weby Google. Vytvořte bezvodý síran měďnatý. In Paradox Home Chemistry. Obnoveno ze stránek sites.google.com.