ĐỒNG SUNFAT (CUSO4): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, THU ĐƯỢC, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các sulfat đồng là một hợp chất vô cơ bao gồm các yếu tố đồng (Cu), lưu huỳnh (S) và oxy (O). Công thức hóa học của nó là CuSO ₄ . Đồng ở trạng thái oxi hóa +2, lưu huỳnh +6 và oxi có hóa trị -2.

Là chất rắn màu trắng, khi tiếp xúc với độ ẩm trong môi trường biến thành pentahiđrat màu xanh lam. CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Chất rắn màu trắng thu được khi đun nóng để khử màu xanh lam.

Đồng sunfat khan (CuSO ₄ ) (không có nước trong cấu trúc tinh thể của nó). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

Nó đã được sử dụng như một chất kháng khuẩn trong nhiều thế kỷ để chữa lành vết thương ở người và động vật. Nó cũng hoạt động như một chất diệt nấm, như một chất làm se, chống tiêu chảy và kiểm soát các bệnh đường ruột ở động vật. Nó cũng được sử dụng như một chất chống nấm ở thực vật.

Tuy nhiên, một số công dụng của nó đã bị ngừng sử dụng vì lượng dư thừa của nó có thể gây độc cho người, động vật và thực vật. Phạm vi nồng độ mà nó có thể được sử dụng là hẹp và phụ thuộc vào loài.

Nó được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học và làm chất hút ẩm cho dung môi. Nó cho phép cải thiện sức đề kháng và tính linh hoạt của một số polyme.

Quá nhiều hợp chất này có thể gây hại trong đất, vì nó gây độc cho vi sinh vật có lợi cho cây trồng.

Kết cấu

Đồng sunfat được tạo thành từ ion đồng (Cu ²⁺ ) và ion sunfat (SO ₄ ^2- ).

Cấu trúc ion của đồng (II) sunfat. Tác giả: Marilú Stea.

Do mất hai electron nên ion đồng (II) có dạng điện tử sau:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Có thể thấy rằng nó có obitan 3d không hoàn chỉnh (nó có 9 electron thay vì 10).

Danh pháp

• Đồng sunfat khan
• Đồng (II) sunfat
• Cupric sulfat

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn màu trắng hoặc trắng xanh ở dạng tinh thể.

Trọng lượng phân tử

159,61 g / mol

Độ nóng chảy

Ở 560 ° C nó bị phân hủy.

Tỉ trọng

3,60 g / cm ³

Độ hòa tan

22 g / 100 g nước ở 25 ° C. Không tan trong etanol.

Tính chất hóa học

Khi chịu độ ẩm không khí dưới 30 ° C, nó trở thành hợp chất pentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Dung dịch nước của nó có màu xanh lam do sự hình thành của ion hexaacuocopper (II) ²⁺ tạo ra màu sắc nói trên. Trong ion này, hai phân tử nước ở xa nguyên tử kim loại hơn bốn phân tử còn lại.

Cấu trúc bị biến dạng của ion hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Điều này là do cái gọi là hiệu ứng Jahn-Teller, dự đoán rằng loại hệ thống này sẽ trải qua sự biến dạng do thực tế là Cu ²⁺ có cấu trúc điện tử kết thúc bằng d ⁹ , tức là một quỹ đạo không hoàn chỉnh (nó sẽ hoàn chỉnh nếu sẽ là d ¹⁰ ).

Nếu amoniac (NH ₃ ) được thêm vào các dung dịch này, các phức chất được tạo thành trong đó NH ₃ liên tiếp thay thế các phân tử nước. Chúng được hình thành, ví dụ từ ²⁺ đến ²⁺ .

Khi nung nóng CuSO ₄ bị phân huỷ, nó thải ra khí độc và biến thành oxit cốc CuO.

Thu được

Đồng sunfat khan có thể thu được bằng cách khử nước hoàn toàn của hợp chất pentahydrat, đạt được bằng cách đun nóng nó cho đến khi các phân tử nước bay hơi.

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

Hợp chất pentahiđrat hóa có màu xanh lam nên khi mất nước kết tinh thu được CuSO ₄ khan màu trắng.

Các ứng dụng

Một số công dụng của nó trùng lặp với công dụng của hợp chất pentahydrat. Những chất khác là đặc trưng cho chất khan.

Là một chất kháng khuẩn

Nó có tiềm năng như một chất chống vi khuẩn. Nó đã được sử dụng hàng ngàn năm, bao gồm cả ở các nền văn hóa Nam và Trung Mỹ, để ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương bằng cách dùng gạc ngâm trong dung dịch của hợp chất này.

Người ta ước tính rằng trong cơ chế hoạt động kháng khuẩn của chúng, các ion Cu ²⁺ tạo thành chelate với các enzym rất quan trọng đối với các chức năng tế bào của vi khuẩn, vô hiệu hóa chúng. Chúng cũng gây ra sự hình thành các gốc hydroxyl OH •, làm hỏng màng vi khuẩn và DNA của chúng.

CuSO ₄ có thể hoạt động chống lại một số vi khuẩn gây bệnh. Tác giả: Gerd Altmann. Nguồn: Pixabay.

Gần đây đã có báo cáo rằng dấu vết của CuSO ₄ có thể làm tăng hoạt tính kháng khuẩn của các sản phẩm tự nhiên giàu polyphenol, chẳng hạn như chiết xuất từ ​​quả lựu và dịch truyền của một số loại cây chè.

Trong các ứng dụng thú y

Nó được sử dụng như một chất khử trùng và chất làm se niêm mạc và điều trị viêm kết mạc và viêm tai ngoài. Nó được sử dụng để tắm trị liệu hoặc phòng bệnh để tránh thối rữa chân của gia súc, cừu và các động vật có vú khác.

Các dung dịch nước của CuSO _{4 được} sử dụng để chữa bệnh móng guốc của gia súc. Tác giả: Ingrid und Stefan Melichar. Nguồn: Pixabay.

Nó phục vụ như một tác nhân ăn da cho các khối hoại tử trên tay chân của gia súc, viêm loét miệng và mô hạt của chúng. Nó được sử dụng như một chất diệt nấm trong điều trị nấm ngoài da và các bệnh nấm da.

Nó cũng được sử dụng như một chất gây nôn (tác nhân gây nôn mửa) ở lợn, chó và mèo; như một chất làm se chống tiêu chảy cho bê và để kiểm soát bệnh giun chỉ đường ruột ở gia cầm và bệnh trichomonas ở gà tây.

Là một chất bổ sung trong thức ăn chăn nuôi

Đồng sunfat đã được sử dụng như một chất bổ sung với một lượng rất nhỏ để làm thức ăn cho gia súc, lợn và gia cầm. Nó được sử dụng để điều trị tình trạng thiếu đồng ở động vật nhai lại. Đối với lợn và gia cầm, nó được sử dụng như một chất kích thích tăng trưởng.

Đồng đã được xác định là cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp hemoglobin ở động vật có vú, cấu trúc tim mạch, tổng hợp collagen của xương, hệ thống enzym và sinh sản.

Như đã đề cập trong phần trước, nó cũng có thể được sử dụng như một loại thuốc kiểm soát bệnh tật. Tuy nhiên, việc bổ sung và / hoặc mức độ thuốc cần được theo dõi chặt chẽ.

Gia cầm và trứng của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi lượng đồng sunfat dư thừa trong chế độ ăn của chúng. Tác giả: Pexels. Nguồn: Pixabay.

Từ một số lượng nhất định, tùy thuộc vào từng loài, giảm sinh trưởng, chán ăn và trọng lượng, tổn thương các cơ quan nhất định và thậm chí làm chết động vật có thể xảy ra.

Ví dụ, ở gà, việc bổ sung 0,2% hoặc nhiều hơn sẽ làm giảm lượng thức ăn của chúng, dẫn đến giảm trọng lượng, giảm sản lượng trứng và độ dày của vỏ.

Trong các ứng dụng nông nghiệp

Trong các hệ thống sản xuất hữu cơ, không được phép sử dụng thuốc diệt nấm tổng hợp, chỉ chấp nhận các sản phẩm dựa trên đồng và lưu huỳnh, chẳng hạn như đồng sunfat.

Ví dụ, một số loại nấm tấn công cây táo, chẳng hạn như nấm Venturia inaequalis, bị tiêu diệt bằng hợp chất này. Các ion Cu ²⁺ được cho là có khả năng xâm nhập vào bào tử nấm, làm biến tính protein và ngăn chặn các enzym khác nhau.

Đồng sunfat được sử dụng để chống lại một số loại nấm tấn công táo. Algirdas tại lt.wikipedia / Miền công cộng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Tầm quan trọng của đồng đối với thực vật

Nguyên tố đồng rất quan trọng trong các quá trình sinh lý của thực vật như quang hợp, hô hấp và chống oxy hóa. Cả sự thiếu hụt của nguyên tố này và sự dư thừa của nó đều tạo ra các loại oxy phản ứng có hại cho các phân tử và cấu trúc của chúng.

Phạm vi nồng độ đồng để cây sinh trưởng và phát triển tối ưu là rất hẹp.

Ảnh hưởng xấu đến nông nghiệp

Khi sản phẩm này được sử dụng quá mức trong các hoạt động nông nghiệp, nó có thể gây độc thực vật, làm cho trái cây phát triển sớm và thay đổi màu sắc của chúng.

Ngoài ra, đồng tích tụ trong đất và gây độc cho vi sinh vật và giun đất. Điều này mâu thuẫn với khái niệm nông nghiệp hữu cơ.

Mặc dù CuSO ₄ được sử dụng trong nông nghiệp hữu cơ, nó có thể gây hại cho giun đất. Tác giả: Patricia Maine Degrave. Nguồn: Pixabay.

Trong xúc tác của các phản ứng hóa học

CuSO ₄ khan đóng vai trò như một chất xúc tác cho các phản ứng khác nhau của các hợp chất cacbonyl hữu cơ với diol hoặc epoxit của chúng, tạo thành điôxin hoặc axetonide. Nhờ hợp chất này, các phản ứng có thể được thực hiện trong điều kiện nhẹ.

Ví dụ về một phản ứng trong đó CuSO ₄ khan làm chất xúc tác. Tác giả: Marilú Stea.

Nó cũng đã được báo cáo rằng hoạt động xúc tác của nó cho phép khử nước rượu bậc hai, bậc ba, benzylic và allylic thành olefin tương ứng của chúng. Phản ứng được thực hiện rất đơn giản.

Đun nóng rượu nguyên chất với CuSO ₄ khan ở nhiệt độ 100-160 ° C trong thời gian 0,5-1,5 giờ. Điều này dẫn đến việc khử nước của rượu và olefin được chưng cất tinh khiết từ hỗn hợp phản ứng.

Khử nước của một rượu bằng đồng (II) sunfat khan. Tác giả: Marilú Stea.

Là một chất khử nước

Hợp chất này được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa học như một chất hút ẩm. Nó được sử dụng để khử nước các chất lỏng hữu cơ như dung môi. Nó hấp thụ nước, tạo thành hợp chất pentahydrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Khi CuSO ₄ khan màu trắng hút nước, nó chuyển thành hợp chất pentahydrat màu xanh lam CuSO ₄ .5H ₂ O. Tinh thể Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

Để cải thiện polyme

CuSO ₄ khan đã được sử dụng để cải thiện tính chất của một số polyme đồng thời cho phép chúng có thể tái chế.

Ví dụ, các hạt của hợp chất trong axeton đã được trộn với cao su acrylonitrile-butadien trong một máy nghiền đặc biệt, cố gắng tạo ra các hạt CuSO ₄ rất nhỏ.

Đồng sunfat cải thiện các điểm liên kết của polyme, tạo thành một hỗn hợp có độ bền cao, độ cứng và tính linh hoạt đáng ngạc nhiên.

Trong các ứng dụng điều trị đã ngừng

Trước đây, dung dịch sulfat đồng được sử dụng để rửa dạ dày khi một người bị ngộ độc phốt pho trắng. Tuy nhiên, người ta đã kịp thời khuấy dung dịch để tránh ngộ độc đồng.

Các dung dịch của hợp chất này cũng được sử dụng cùng với các chất khác để bôi ngoài da trên vết bỏng phốt pho.

Đôi khi chúng phục vụ trong một số dạng thiếu máu dinh dưỡng ở trẻ em và thiếu đồng ở những đối tượng được nuôi dưỡng qua đường tĩnh mạch, tức là những người không thể tự ăn bằng miệng.

Một số loại kem dưỡng da dành cho bệnh chàm, chốc lở, và chốc lở có chứa CuSO ₄ . Các giải pháp được sử dụng như một chất làm se trong các bệnh nhiễm trùng mắt. Đôi khi tinh thể được bôi trực tiếp lên vết bỏng hoặc vết loét.

Tất cả các ứng dụng này không còn được thực hiện nữa do độc tính mà việc vượt quá hợp chất này có thể gây ra.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Đồng sunfat. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (chủ biên) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Lần ^thứ 85 CRC Press.
3. Montag, J. và cộng sự. (2006). Một nghiên cứu trong ống nghiệm về các hoạt động nhiễm trùng của đồng hydroxit và đồng sunfat chống lại Conidia của Venturia inaequalis. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 893-899. Được khôi phục từ link.springer.com.
4. Holloway, AC và cộng sự. (2011). Tăng cường hoạt động chống vi khuẩn của trà trắng nguyên chất và phân đoạn bằng cách bổ sung đồng (II) sulphat và vitamin C chống lại Staphylococcus aureus; một cách tiếp cận cơ học. BMC bổ sung Altern Med 11, 115 (2011). Được khôi phục từ bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. và cộng sự. (2018). Cơ chế hấp thu đồng của các chất vận chuyển COPT ái lực cao Arabidopsis thaliana. Protoplasm 256, 161-170 (2019). Được khôi phục từ link.springer.com.
6. Griminger, P. (1977). Ảnh hưởng của đồng sunfat đến sản lượng trứng và độ dày của vỏ. Khoa học về Gia cầm 56: 359-351, 1977. Lấy từ learning.oup.com.
7. Hanzlik, RP và Leinwetter, M. (1978). Phản ứng của các hợp chất Epoxit và cacbonyl được xúc tác bởi đồng sulfat khan. J. Tổ chức. Chem., Vol.43, No.3, 1978. Phục hồi từ pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC và cộng sự. (Năm 1979). Yêu cầu đồng của Lợn con Ăn kiêng. Tạp chí Dinh dưỡng, Tập 109, Số 6, Tháng 6 năm 1979, Trang 939-948. Được khôi phục từ learning.oup.com.
9. Hoffman, RV và cộng sự. (Năm 1979). Đồng khan (II) Sulfate: Một chất xúc tác hiệu quả để khử nước pha lỏng của rượu. J. Tổ chức. Chem., 1980, 45, 917-919. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
10. Shao, C. và cộng sự. (2018). Cải thiện độ bền kéo của cao su acrylonitrile-butadien / vật liệu tổng hợp đồng sunfat khan được điều chế bằng liên kết ngang phối trí. Đa hình. Bò đực. 76, 1435-1452 (2019). Được khôi phục từ link.springer.com.
11. Betts, JW và cộng sự. (2018). Thuốc kháng sinh mới: Thay thế cho thuốc kháng sinh truyền thống. Đồng. Trong những tiến bộ trong sinh lý vi sinh vật. Được khôi phục từ sciricalirect.com
12. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
13. Trang web Google. Tạo sulfat đồng khan. Trong Hóa học Nhà Nghịch lý. Được khôi phục từ sites.google.com.