Сульфат міді (II)

1. У промисловості [ правити | правити код ]
2. У лабораторних умовах [ правити | правити код ]
3. очищення [ правити | правити код ]
4. Глибоке очищення [ правити | правити код ]
5. Будова кристаллогидрата [ правити | правити код ]
6. Термічний вплив [ правити | правити код ]
7. розчинність [ правити | правити код ]
8. Електролітична дисоціація [ правити | правити код ]
9. Реакція заміщення [ правити | правити код ]
10. Реакція з розчинними підставами (лугами) [ правити | правити код ]
11. Скорочена іонне рівняння ( правило Бертолле ) [ правити | правити код ]
12. Реакція обміну з іншими солями [ правити | правити код ]
13. інше [ правити | правити код ]

сульфат міді систематичне
найменування сульфат міді (II) Традиційні назви пентагідрат: мідний купорос Хім. формула Cu S O 4 стан кристалічна молярна маса 159,609 (сульфат) 249.685 (пентагідрат) г / моль щільність 3,64 г / см³ твердість 2,5 [1] вище 650 ° C pKa 5⋅10-3 координаційна геометрія октаедричні кристалічна структура безв. - ромбічна
пентагідрат - тріклінная Пинакоидальний
тригідрат - моноклінна Реєстр. номер CAS 7758-98-7 PubChem 24462 Реєстр. номер EINECS 231-847-6 SMILES InChI Кодекс Аліментаріус E519 RTECS GL8800000 ChEBI 23414 ChemSpider 22870 ГДК в повітрі: мр 0,009, сс 0,004; в воді: 0,001 ЛД50

щури, орально [2] : 612,9 мг / кг

миші, орально: 87 мг / кг токсичність

Помірно токсичний, ирритант, небезпечний для навколишнього середовища

NFPA 704

Наводяться дані для стандартних умов (25 ° C, 100 кПа) , Якщо не вказано іншого.

Сульфат міді (II) (мідь сірчанокисла, мідний купорос) - неорганічне з'єднання , мідна сіль сірчаної кислоти з формулою Cu S O 4. нелетких речовин, не має запаху. У безводному вигляді - білий порошок, дуже гігроскопічна. У вигляді кристалогідратів - прозорі негігроскопічні кристали різних відтінків синього з гіркувато-металевим терпким смаком, на повітрі поступово вивітрюються (Втрачають кристалізаційну воду).

Сульфат міді (II) добре розчинний у воді. З водних розчинів кристалізується блакитний пентагідрат CuSO4 · 5H2O - мідний купорос. Токсичність мідного купоросу для теплокровних тварин відносно невисока, в той же час, він високотоксичний для риб.

володіє дезінфікуючими , антисептичними , в'яжучими властивостями. Застосовується в медицині, в рослинництві як антисептик, фунгіцид або мідно-сірчане добриво .

Реакція гідратації безводного сульфату міді (II) екзотермічна і проходить зі значним виділенням тепла.

У природі зустрічається у вигляді мінералів халькантіта (CuSO4 · 5H2O), халькокіаніта (CuSO4), бонаттіта (CuSO4 · 3H2O), бутіт (CuSO4 · 7H2O) і в складі деяких інших мінералів [3] .

У промисловості [ правити | правити код ]

У промисловості забруднене сульфат міді (II) отримують розчиненням міді і мідних відходів в розведеної сірчаної кислоти H2SO4 при продуванні повітря:

2 C u + O 2 + 2 H 2 SO 4 → 2 C u SO 4 + 2 H 2 O, {\ displaystyle {\ mathsf {2Cu + O_ {2} + 2H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow 2CuSO_ { 4} + 2H_ {2} O}},}

розчиненням оксиду міді (II) CuO в H2SO4:

C u O + H 2 SO 4 → C u SO 4 + H 2 O, {\ displaystyle {\ mathsf {CuO + H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow CuSO_ {4} + H_ {2} O}}, }

сульфатізірующий випалюванням сульфідів міді і як побічний продукт електролітичного рафінування міді.

У лабораторних умовах [ правити | правити код ]

У лабораторії CuSO4 можна отримати дією концентрованої сірчаної кислоти на мідь при нагріванні:

C u + 2 H 2 SO 4 → C u SO 4 + SO 2 ↑ + 2 H 2 O, {\ displaystyle {\ mathsf {Cu + 2H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow CuSO_ {4} + SO_ {2 } \ uparrow + 2H_ {2} O}},}

температура не повинна перевищувати 60 ° С, при більшій температурі в значних кількостях утворюється побічний продукт - сульфід міді (I) :

5 C u + 4 H 2 S O 4 → 3 C u S O 4 + C u 2 S ↓ + 4 H 2 O. {\ Displaystyle {\ mathsf {5Cu + 4H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow 3CuSO_ {4} + Cu_ {2} S \ downarrow + 4H_ {2} O}}.}

Також в лабораторних умовах сульфат міді (II) може бути отриманий реакцією нейтралізації гідроксиду міді (II) сірчаною кислотою, для отримання сульфату міді високої чистоти використовують відповідно чисті реактиви:

C u (O H) 2 + H 2 S O 4 → C u S O 4 + 2 H 2 O. {\ Displaystyle {\ mathsf {Cu (OH) _ {2} + H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow CuSO_ {4} + 2H_ {2} O}}.}

Чистий сульфат міді може бути отриманий в такий спосіб. У порцелянову чашку наливають 120 мл дистильованої води, додають 46 мл хімічно чистої сірчаної кислоти щільністю 1,8 г / см3 і поміщають в суміш 40 г чистої міді (наприклад, електролітичної). Потім нагрівають до 70-80 ° С і при цій температурі протягом години поступово, порціями по 1 мл, додають 11 мл конц. азотної кислоти . Якщо мідь покриється кристалами, додати 10-20 мл води. Коли реакція закінчиться (припиниться виділення бульбашок газу), залишки міді виймають, а розчин упарюють до появи на поверхні плівки кристалів і дають охолонути. Випали кристали слід 2-3 перекристалізованої з дистильованої води і висушити [4] .

очищення [ правити | правити код ]

Очистити забруднене або технічний сульфат міді можна перекристаллизацией - речовина розчиняється в киплячій дистильованої воді до насичення розчину, після чого охолоджується до приблизно +5 ° С. Отриманий осад кристалів фільтрується. Однак навіть багаторазова перекристалізація не дозволяє позбутися від домішки сполук заліза, які є найбільш поширеною домішкою в сульфате міді.

Для повного очищення мідний купорос кип'ятять з діоксидом свинцю PbO2 або пероксидом барію BaO2, поки відфільтрована проба розчину не покаже відсутність заліза. Потім розчин фільтрують і упарюють до появи на поверхні плівки кристалів, після чого охолоджують для кристалізації [4] .

За Н. Шоорлю очистити сульфат міді можна так: до гарячого розчину CuSO4 додати невеликі кількості пероксиду водню H2O2 і гідроксиду натрію NaOH, прокип'ятити і процідити осад. Випали з фільтрату кристали двічі піддаються перекристалізації. Отриману речовину має чистоту не нижче кваліфікації «ХЧ» [4] .

Глибоке очищення [ правити | правити код ]

Існує більш складний спосіб очищення, що дозволяє отримати сульфат міді особливої ​​чистоти , З вмістом домішок близько 2 · 10-4%.

Для цього готується водний, насичений при 20 ° С розчин сульфату міді (вода використовуються тільки бідистильована ). У нього додають перекис водню в кількості 2-3 мл 30% розчину на 1 літр, перемішують, вносять свежеосаждённий основний карбонат міді в кількості 3-5 грам, нагрівають і кип'ятять 10 хвилин для розкладання H2O2.

Потім розчин охолоджують до 30-35 ° С, фільтрують і доливають 15 мл 3% -ного розчину діетилдитіокарбамату натрію і витримують в мішалці три-чотири години не знижуючи температури. Далі розчин швидко проціджують від великих пластівців комплексів і вносять активоване вугілля БАУ-А на півгодини при перемішуванні. Потім розчин слід відфільтрувати вакуумним методом .

Далі в розчин CuSO4 доливають на 1 л близько 200 мл насиченого розчину NaCl кваліфікації «Ч» і вносять чистий алюміній в дроті або обрізаннях до повного проходження реакції, виділення міді і просвітління розчину (при цьому виділяється водень ). Виділену мідь відокремлюють від алюмінію збовтуванням, осад промивають декантацією спершу водою потім заливають гарячим 5-10% розчином соляної кислоти ХЧ при збовтуванні протягом години і постійним підігрівом до 70-80 ° С, потім промивають водою і заливають 10-15% -ної сірчаною кислотою (ОСЧ 20-4) на годину з підігрівом при тому ж інтервалі температур. Від ступеня і ретельності промивання кислотами, а також кваліфікації застосовуваних далі реактивів залежить чистота подальших продуктів.

Після промивання кислотами мідь знову миють водою і розчиняють в 15-20% -ної сірчаної кислоти (ОСЧ 20-4) без її великого надлишку з додаванням перекису водню (ОСЧ 15-3). Після проходження реакції отриманий кислий розчин сульфату міді кип'ятять для розкладання надлишку перекису і нейтралізують до повного розчинення спочатку випав осаду перегнати 25% -ним розчином аміаку (ОСЧ 25-5) або доливають розчин карбонату амонію , Очищеного комплексно-адсорбційним методом до особливо чистого.

Після вистоювання протягом доби розчин повільно фільтрують. У фільтрат додають сірчану кислоту (ОСЧ) до повного випадання блакитно-зеленого осаду і витримують до укрупнення і переходу в зелений основний сульфат міді . Зелений осад вистоюють до компактності і ретельно промивають водою до повного видалення розчинних домішок. Потім осад розчиняють в сірчаної кислоти, фільтрують, встановлюють рН = 2,5-3,0 і перекрісталлізовивают два рази при швидкому охолодженні, причому при охолодженні розчин кожен раз перемішують для одержання більш дрібних кристалів сульфату міді. Випали кристали переносять на воронку Бюхнера і видаляють залишки маточного розчину за допомогою водострумного насоса . Третя кристалізація проводиться без підкислення розчину з отриманням трохи більших і оформлених кристалів [5] .

Пентагідрат сульфату міді (II) (мідний купорос) - сині прозорі кристали триклинной сингонії. Щільність 2,284 г / см3. При температурі 110 ° С отщепляется 4 молекули води, при 150 ° С відбувається повне зневоднення [6] .

Будова кристаллогидрата [ правити | правити код ]

Структура мідного купоросу приведена на малюнку. Як видно, навколо іона міді координовані два аниона SO42- по осях і чотири молекули води (в площині), а п'ята молекула води відіграє роль містків, які за допомогою водневих зв'язків об'єднують молекули води з площини і сульфатну групу.

Розчинність CuSO4, г / 100 г H2O

Термічний вплив [ правити | правити код ]

При нагріванні пентагідрат послідовно відщеплює дві молекули води, переходячи в тригідрат CuSO4 · 3H2O (цей процес, вивітрювання , Повільно йде і при більш низьких температурах [в тому числі при 20-25 ° С]), потім в моногідрат (при 110 ° С) CuSO4 · H2O, і вище 258 ° C утворюється безводна сіль.

Вище 650 ° C стає інтенсивним піроліз безводного сульфату по реакції:

2 C u SO 4 → ot 2 C u O + 2 SO 2 + O 2 {\ displaystyle {\ mathsf {2CuSO_ {4} {\ xrightarrow [{}] {^ {o} t}} 2CuO + 2SO_ {2} + O_ {2}}}}

розчинність [ правити | правити код ]

Розчинність сульфату міді (II) у міру зростання температури проходить через плоский максимум, протягом якого розчинність солі майже не змінюється (в інтервалі 80-200 ° C). (Див. Рис.)

Як і всі солі, утворені іонами слабкого підстави і сильної кислоти, сульфат міді (II) гідролізується, ( ступінь гідролізу в 0,01 М розчині при 15 ° C становить 0,05%) і дає кисле середовище ( pH вказаного розчину 4,2). Константа дисоціації становить 5⋅10-3.

Електролітична дисоціація [ правити | правити код ]

CuSO4 - добре розчинна у воді сіль і сильний електроліт, в розчинах сульфат міді (II) так само, як і всі розчинні солі, дисоціює в одну стадію:

C u S O 4 → C u 2 + + S O 4 2 -. {\ Displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} \ rightarrow Cu ^ {2 +} + SO_ {4} ^ {2}}}.}

Реакція заміщення [ правити | правити код ]

Реакція заміщення можлива у водних розчинах сульфату міді з використанням металів активніше ніж мідь, що стоять лівіше міді в електрохімічному ряду напруги металів:

C u S O 4 + Z n → C u ↓ + Z n S O 4. {\ Displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + Zn \ rightarrow Cu \ downarrow + ZnSO_ {4}}}.}

Реакція з розчинними підставами (лугами) [ правити | правити код ]

Сульфат міді (II) реагує з лугами з утворенням осаду гідроксиду міді (II) блакитного кольору [7] :

C u SO 4 + 2 KOH → C u (OH) 2 ↓ + K 2 SO 4 {\ displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + 2KOH \ rightarrow Cu (OH) _ {2} \ downarrow + K_ {2} SO_ {4}}}} C u SO 4 + 2 L i OH → C u (OH) 2 ↓ + L i 2 SO 4 {\ displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + 2LiOH \ rightarrow Cu (OH) _ {2} \ downarrow + Li_ {2} SO_ {4}}}} C u SO 4 + 2 N a OH → C u (OH) 2 ↓ + N a 2 SO 4 {\ displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + 2NaOH \ rightarrow Cu (OH) _ {2} \ downarrow + Na_ {2} SO_ {4}}}}

Скорочена іонне рівняння ( правило Бертолле ) [ правити | правити код ]

C u 2 + + 2 O H - → C u (O H) 2 ↓ {\ displaystyle {\ mathsf {Cu ^ {2 +} + 2OH ^ {-} \ rightarrow Cu (OH) _ {2} \ downarrow}}}

Реакція обміну з іншими солями [ правити | правити код ]

Сульфат міді вступає також в обмінні реакції з іонами Cu2 + і SO42-

C u SO 4 + B a C l 2 → C u C l 2 + B a SO 4 ↓ {\ displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + BaCl_ {2} \ rightarrow CuCl_ {2} + BaSO_ {4} \ downarrow}}} C u SO 4 + K 2 S → C u S ↓ + K 2 SO 4 {\ displaystyle {\ mathsf {CuSO_ {4} + K_ {2} S \ rightarrow CuS \ downarrow + K_ {2} SO_ {4}} }}

інше [ правити | правити код ]

З сульфатами лужних металів і амонію утворює комплексні солі, наприклад, Na2 [Cu (SO4) 2] · 6H2O.

Іон Cu2 + забарвлює полум'я в зелений колір.

Сульфат міді (II) - один з найважливіших солей міді. Часто служить вихідною сировиною для отримання інших сполук міді.

Безводний сульфат міді - хороший влагопоглотитель і може бути використаний для абсолютування етанолу , Осушення газів (в тому числі повітря) і як індикатор вологості.

Легкість вирощування кристалів пентагідрату сульфату міді і їх велика відмінність з безводної формою використовуються в шкільній освіті.

У будівництві водний розчин сульфату міді застосовується для нейтралізації наслідків протікання, ліквідації плям іржі, а також для видалення виділень солей ( «висолів») з цегляних, бетонних і оштукатурених поверхонь, а також як антисептичний і фунгіцидний засіб для запобігання гниття деревини.

У сільському господарстві мідний купорос застосовується як антисептик, фунгіцид і мідно-сірчане добриво. Для знезараження ран дерев використовується 1% -ний розчин (100 г на 10 л), який втирається в попередньо зачищені пошкоджені ділянки. проти фітофторозу томатів і картоплі виробляються обприскування посадок 0,2% розчином (20 г на 10 л) при перших ознаках захворювання, а також для профілактики при загрозі виникнення хвороби (наприклад, в сиру вологу погоду). Розчином сульфату міді поливається грунт для знезараження і поповнення нестачі сірки і міді (5 г на 10 л). Однак частіше мідний купорос застосовується в складі бордоською рідини - основного сульфату міді CuSO4 · 3Cu (OH) 2 проти грибкових захворювань і виноградної філоксери . Для цих цілей сульфат міді (II) є в роздрібній торгівлі.

Для боротьби з цвітінням води у водосховищах також використовується хімічна обробка мідним купоросом [8] .

Також він застосовується для виготовлення мінеральних фарб , В медицині, як один з компонентів електролітичних ванн для міднення і т. п. і в складі прядильних розчинів у виробництві ацетатного волокна .

В харчової промисловості зареєстрований в якості харчової добавки E519. Використовується як фіксатор забарвлення і консервант.

У побуті застосовують для виведення плям іржі на стелі після затоплень.

У пунктах скупки брухту кольорових металів розчин мідного купоросу застосовується для виявлення цинку , марганцю і магнію в алюмінієвих сплавах і нержавійці . При виявленні цих металів з'являються червоні плями.

Сульфат міді (II) є з'єднанням з помірною токсичністю і відноситься до класу небезпеки 4 (малоопасное речовина). Смертельна доза мідного купоросу складає від 45 до 125 грамів для дорослої людини перорально (при ковтанні), в залежності від маси, стану здоров'я, імунітету до надлишку міді і від інших факторів. Ознаки отруєння стає помітним при разовому споживанні понад 0,5 г сполуки всередину (т. Зв. токсична доза ). LD50 для щурів 612,9 мг / кг [2] . Картина отруєння при вдиханні аерозолів складніша.

Попадання на шкіру сухої речовини безпечно, але його необхідно змити. Аналогічно при попаданні розчинів і зволоженого твердої речовини. При попаданні в очі необхідно рясно промити їх проточною водою (слабкої струменем). При попаданні в шлунково-кишковий тракт твердої речовини або концентрованих розчинів необхідно промити шлунок потерпілого 0,1% розчином марганцівки , Дати випити потерпілому сольове проносне - сульфат магнію 1-2 ложки, викликати блювоту, дати сечогінний. Крім того, попадання в рот і шлунок безводного речовини може викликати термічні опіки .

Слабкі розчини сульфату міді при прийомі всередину діють як сильне блювотний засіб і іноді застосовуються для провокування блювання.

При роботі з порошками і пилом сульфату міді (II), слід дотримуватися обережності і не допускати їх цвітіння, необхідно використовувати маску або респіратор, а після роботи вимити обличчя. гостра токсична доза при вдиханні аерозолю - 11 мг / кг [9] . При попаданні сульфату міді через дихальні шляхи у вигляді аерозолю потрібно вивести потерпілого на свіже повітря, прополоскати рот водою і промити крила носа.

Зберігати речовина слід в сухому прохолодному місці, в щільно закритій жорсткою пластиковій або скляній упаковці, окремо від ліків, харчових продуктів і кормів для тварин, в недоступному для дітей та тварин місці.

1. ↑ Мідний купорос (неопр.). kristallov.net. Дата звернення 26 квітня 2017.
2. ↑ 1 2 Єршов Ю. А., Плетньова Т. В. Механізми токсичної дії неорганічних сполук. - М.: Медицина, 1989. - С. 142.
3. ↑ Міді сульфат // Хімічна енциклопедія / Гл. ред. І. Л. Кнунянц , Н. С. Зефиров . - М.: Радянська енциклопедія , 1990. - Т. 3. - ISBN 5-85270-008-8 .
4. ↑ 1 2 3 Карякін Ю. В. Чисті хімічні реактиви. Керівництво по лабораторному приготування неорганічних препаратів. - 2-е вид. - М.-Л .: ДХІ, 1947. - С. 343. - 577 с.
5. ↑ Полянський Н. А., Кожевник С. Н. Очищення сполук міді від домішок. Приготування сульфату міді високої чистоти // Збірник лабораторних робіт. - Норильськ, 1998..
6. ↑ довідник хіміка . - 2-е изд., Перераб. і доп. - Л.-М .: Хімія, 1963. - Т. 2. - С. 124-125, 265. - +1168 с. - 20 000 прим.
7. ↑ Отримання нерозчинних підстав (неопр.). Єдина колекція ЦОР. Дата звернення 26 квітня 2017.
8. ↑ Сільськогосподарське водопостачання і обводнення. - Колос. - М., 1984.
9. ↑ Copper Sulfate (Англ.). Pesticide Management Education Program (PMEP). Cornell University (December 1993). Дата звернення 26 квітня 2017.