Síran měďnatý

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. července 2021; kontroly vyžadují 17 úprav .

Síran měďnatý (II).


Všeobecné
Systematický název	Síran měďnatý (II).
Tradiční jména	pentahydrát: "síran měďnatý"
Chem. vzorec	CuSO4 _ _ _
Krysa. vzorec	CuSO4 _
Fyzikální vlastnosti
Stát	krystalický
Molární hmotnost	159,609 (sulfát) 249,685 (pentahydrát) g/ mol
Hustota	3,64 g/cm³
Tvrdost	2,5 [1]
Tepelné vlastnosti
Teplota
• rozklad	nad 650 °C
Chemické vlastnosti
Disociační konstanta kyseliny $pK_{a}$	5⋅10 −3
Struktura
Koordinační geometrie	Oktaedrální
Krystalická struktura	anz. — rombický pentahydrát — triklinický pinakoidní trihydrát — monoklinický
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	7758-98-7
PubChem	24462
Reg. číslo EINECS	231-847-6
ÚSMĚVY	[O-]S(=O)(=O)[O-].[Cu+2]
InChI	InChI=lS/Cu.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L
RTECS	GL8800000
CHEBI	23414
ChemSpider	22870
Bezpečnost
Limitní koncentrace	ve vzduchu: mr 0,009, ss 0,004; ve vodě: 0,001
LD 50	krysy, orálně [2] [3] : 300 mg/kg myši, orálně: 87 mg/kg
Toxicita	Středně toxický, dráždivý , nebezpečný pro životní prostředí
Ikony ECB
NFPA 704	0 2 jeden
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Síran měďnatý ( II síran měďnatý , tradiční název krystalického hydrátu je síran měďnatý ) je anorganická sloučenina , měděná sůl kyseliny sírové se vzorcem Cu S O 4 .

Netěkavá látka, bez zápachu. V bezvodé formě je to bílý prášek, velmi hygroskopický . Ve formě krystalických hydrátů - průhledných nehygroskopických krystalů různých odstínů modré. Na vzduchu postupně mizí (ztrácejí krystalizační vodu). Má hořkou kovovou svíravou chuť.

Síran měďnatý je vysoce rozpustný ve vodě. Krystalizuje z vodných roztoků ve formě modrého pentahydrátu CuSO 4 5H 2 O ( síran měďnatý ). Toxicita síranu měďnatého pro teplokrevné živočichy je poměrně nízká, zároveň je vysoce toxický pro ryby.

Má dezinfekční , antiseptické , adstringentní vlastnosti. Používá se v lékařství, v rostlinné výrobě jako antiseptikum, fungicid nebo měď-sirné hnojivo .

Být v přírodě

V přírodě se vyskytuje ve formě minerálů chalkantit (CuSO 4 5H 2 O), chalkokyanit (CuSO 4 ), bonattit (CuSO 4 3H 2 O), butit (CuSO 4 7H 2 O) a jako součást některých dalších minerálů [4 ] .

Získání

V průmyslu

V průmyslu se kontaminovaný síran měďnatý (II) získává rozpuštěním mědi a odpadu mědi ve zředěné kyselině sírové H 2 SO 4 za současného profukování roztoku vzduchem:

{\mathsf {2Cu+O_{2}+2H_{2}SO_{4}\rightarrow 2CuSO_{4}+2H_{2}O)),

rozpuštěním oxidu měďnatého CuO v H2SO4 :

{\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+H_{2}O)),

sulfatizačním pražením sulfidů mědi a jako vedlejší produkt elektrolytické rafinace mědi.

V laboratorních podmínkách

V laboratoři lze CuSO 4 získat působením koncentrované kyseliny sírové na měď při zahřátí:

{\mathsf {Cu+2H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O)),

teplota by neměla překročit 60 °C, při vyšší teplotě vzniká ve značném množství vedlejší produkt - sulfid měďný :

{\mathsf {5Cu+4H_{2}SO_{4}\rightarrow 3CuSO_{4}+Cu_{2}S\downarrow +4H_{2}O)).

V laboratorních podmínkách lze také síran měďnatý (II) získat reakcí neutralizace hydroxidu měďnatého (II) s kyselinou sírovou, k získání vysoce čistého síranu měďnatého se používají čistá činidla:

{\mathsf {Cu(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+2H_{2}O)).

Čistý síran měďnatý lze získat následovně. Do porcelánového hrnku nalijte 120 ml destilované vody, přidejte 46 ml chemicky čisté kyseliny sírové o hustotě 1,8 g/cm 3 a vložte do směsi 40 g čisté mědi (například elektrolytické). Poté se zahřeje na 70-80 °C a při této teplotě se po dobu 1 hodiny postupně po částech po 1 ml přidá 11 ml koncentrované kyseliny dusičné . Pokud se měď pokryje krystaly, přidejte 10-20 ml vody. Po skončení reakce (ustane vývoj plynových bublin) se odstraní zbytky mědi a roztok se odpaří, dokud se na povrchu filmu neobjeví krystaly, a nechá se vychladnout. Vysrážené krystaly je třeba 2-3x překrystalovat z destilované vody a vysušit [5] .

Očista

Znečištěný nebo technický síran měďnatý je možné čistit rekrystalizací - látka se rozpustí ve vroucí destilované vodě do nasycení roztoku, poté se ochladí na cca +5 °C. Vzniklá sraženina krystalů se odfiltruje. Ani vícenásobná rekrystalizace však neumožňuje zbavit se nečistot sloučenin železa, které jsou nejčastějšími nečistotami v síranu měďnatém.

Pro úplné čištění se síran měďnatý vaří s oxidem olovnatým PbO 2 nebo peroxidem barnatým BaO 2 , dokud přefiltrovaný vzorek roztoku nevykazuje nepřítomnost železa. Poté se roztok filtruje a odpařuje, dokud se na povrchu neobjeví film krystalů, poté se ochladí pro krystalizaci [5] .

Podle N. Shoorla lze síran měďnatý čistit následovně: k horkému roztoku CuSO 4 přidejte malá množství peroxidu vodíku H 2 O 2 a hydroxidu sodného NaOH , povařte a sraženinu přefiltrujte. Krystaly, které se vysrážely z filtrátu, se dvakrát rekrystalizují. Výsledná látka má čistotu ne nižší než kvalifikace "chemicky čistá" [5] .

Hloubkové čištění

Existuje složitější metoda čištění, která umožňuje získat vysoce čistý síran měďnatý s obsahem nečistot asi 2 10 -4 %.

K tomu se připraví vodný roztok síranu měďnatého nasycený při 20 °C (používá se pouze dvakrát destilovaná voda ). Přidá se k ní peroxid vodíku v množství 2–3 ml 30% roztoku na 1 litr, rozmíchá se, přidá se čerstvě vysrážený zásaditý uhličitan měďnatý v množství 3–5 gramů, zahřeje se a vaří se 10 minut, aby se rozložil H. 202 . _ _

Potom se roztok ochladí na 30-35 °C, zfiltruje a přidá se 15 ml 3% roztoku diethyldithiokarbamátu sodného a udržuje se v míchačce po dobu tří až čtyř hodin bez snížení teploty. Poté se roztok rychle filtruje od velkých vloček komplexů a za míchání se po dobu půl hodiny přidává aktivní uhlí BAU-A. Roztok by měl být poté vakuově filtrován .

Dále se do roztoku CuSO 4 na 1 litr nalije asi 200 ml nasyceného roztoku NaCl kvalifikace „Ch“ a v drátě nebo odřezcích se přidává čistý hliník , dokud reakce není dokončena, měď se uvolní a roztok se vyčeří ( vodík je propuštěn ). Izolovaná měď se oddělí od hliníku třepáním, sraženina se promyje dekantací , nejprve vodou, poté se zalije horkým 5-10% roztokem kyseliny chlorovodíkové chemické čistoty za třepání po dobu jedné hodiny a stálého zahřívání na 70-80 ° C, poté promyta vodou a nalita do 10-15% kyseliny sírové (OSCh 20-4) po dobu jedné hodiny za zahřívání ve stejném teplotním rozsahu. Čistota dalších produktů závisí na stupni a důkladnosti promývání kyselinami a také na kvalifikaci dále používaných činidel.

Po promytí kyselinami se měď opět promyje vodou a rozpustí v 15–20% kyselině sírové (OSCh 20-4) bez jejího velkého přebytku s přídavkem peroxidu vodíku (OSCh 15-3). Po reakci se výsledný kyselý roztok síranu měďnatého vaří, aby se rozložil přebytek peroxidu, a neutralizuje se, dokud se původně vysrážená sraženina úplně nerozpustí destilovaným 25% roztokem amoniaku (OSCH 25-5) nebo se přidá roztok uhličitanu amonného , vyčištěný komplexní adsorpční metoda na extra čistou.

Po jednodenním stání se roztok pomalu filtruje. K filtrátu se přidává kyselina sírová (OSCH), dokud se úplně nevysráží modrozelená sraženina a udržuje se, dokud nezhrubne a nezmění se na zelený zásaditý síran měďnatý . Zelená sraženina se nechá stát do zhutnění a důkladně se promyje vodou, dokud se úplně neodstraní rozpustné nečistoty. Potom se sraženina rozpustí v kyselině sírové, zfiltruje se, pH se upraví na 2,5 až 3,0 a dvakrát se za rychlého ochlazení překrystaluje, přičemž se roztok pokaždé během chlazení míchá, aby se získaly menší krystaly síranu měďnatého. Vysrážené krystaly se přenesou do Buchnerovy nálevky a zbytkový matečný louh se odstraní pomocí vodního tryskového čerpadla . Třetí krystalizace se provádí bez okyselení roztoku, aby se získaly o něco větší a tvarované krystaly [6] .

Fyzikální vlastnosti

Rozpustnost ve vodě při různých teplotách [7]

{\ce {CuSO4}}

Teplota, °C	Rozpustnost
	${\ce {CuSO4}}$	${\ce {CuSO4.5H2O}}$
	%	%	v g na 100 g vody
0	12.9	20.2	23.3
patnáct	16.2	25.3	30.2
25	18.7	29.2	34.9
třicet	20.3	31.6	39.9
40	22.8	35.5	46.2
padesáti	25.1	39.2	52,6
60	28.1	43,8	61.1
70	31.4	49,0	71,6
80	34.9	54,4	83,8
90	38.9	60,0	98,2
100	42.4	66,0	115,0

Pentahydrát síranu měďnatého (síran měďnatý) - modré průhledné krystaly triklinického systému. Hustota 2,284 g/ cm3 . Při teplotě 110 °C se odštěpí 4 molekuly vody, při 150 °C dochází k úplné dehydrataci [8] .

Rozpustnost ve vodě

Rozpustnost síranu měďnatého ve vodě při různých teplotách je uvedena v tabulce.

Struktura krystalického hydrátu

Struktura síranu měďnatého je znázorněna na obrázku. Jak je vidět, dva anionty SO 4 2− podél os a čtyři molekuly vody (v rovině) jsou koordinovány kolem iontu mědi a pátá molekula vody hraje roli můstků, které pomocí vodíkových vazeb spojují molekuly vody z rovina a sulfátová skupina.

Tepelné působení

Při zahřívání pentahydrát postupně odštěpuje dvě molekuly vody a přechází na trihydrát CuSO 4 3H 2 O (tento proces, zvětrávání , probíhá pomalu při nižších teplotách [včetně 20–25 ° C]), poté na monohydrát (při 110 °C) CuSO 4 H 2 O a nad 258 °C se tvoří bezvodá sůl.

Nad 650 °C se pyrolýza bezvodého síranu zintenzivňuje podle reakce:

{\mathsf {2CuSO_{4}{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}2CuO+2SO_{2}+O_{2}}}.

Hydratační reakce bezvodého síranu měďnatého je exotermická a probíhá s významným uvolňováním tepla (79 kJ/mol).

Chemické vlastnosti

Elektrolytická disociace

Stejně jako všechny soli tvořené ionty slabé zásady a silné kyseliny je síran měďnatý hydrolyzován ( stupeň hydrolýzy v 0,01 M roztoku při 15 °C je 0,05 %) a poskytuje kyselé prostředí ( pH uvedené řešení je 4.2). Disociační konstanta je 5⋅10 −3 .

CuSO 4 je sůl, která je vysoce rozpustná ve vodě a silný elektrolyt; v roztocích se síran měďnatý (II) disociuje v jednom stupni:

{\mathsf {CuSO_{4}\rightarrow Cu^{2+}+SO_{4}^{2-}}}.

Substituční reakce

Substituční reakce je možná ve vodných roztocích síranu měďnatého s použitím kovů aktivnějších než měď, vlevo od mědi v elektrochemické napěťové řadě kovů:

{\mathsf {CuSO_{4}+Zn\rightarrow Cu\downarrow +ZnSO_{4}}}.

Reakce s rozpustnými bázemi (alkáliemi)

Síran měďnatý reaguje s alkáliemi za vzniku modré sraženiny hydroxidu měďnatého [9] :

{\mathsf {CuSO_{4}+2KOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +K_{2}SO_{4))},

{\mathsf {CuSO_{4}+2LiOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Li_{2}SO_{4))},

{\mathsf {CuSO_{4}+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Na_{2}SO_{4))}.

Redukovaná iontová rovnice ( Bertholletovo pravidlo )

{\mathsf {Cu^{{2+}}+2OH^{-}\rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow }}

Výměna reakce s jinými solemi

Síran měďnatý také vstupuje do výměnných reakcí pro ionty Cu 2+ a SO 4 2- :

{\mathsf {CuSO_{4}+BaCl_{2}\rightarrow CuCl_{2}+BaSO_{4}\downarrow )),

{\mathsf {CuSO_{4}+K_{2}S\rightarrow CuS\downarrow +K_{2}SO_{4))}.

Oxidační vlastnosti

Síran měďnatý oxiduje HI , jodidy a při zahřátí HBr a bromidy na volné halogeny . Při osvětlení se redukuje jodovodíkem a jodidy na kovovou měď , protože vzniklý jodid měďný se na světle rozkládá. Směs suchého síranu měďnatého a bromidu sodného v důsledku tvorby bromidu měďnatého , který se v suchém stavu rozkládá při teplotách nad +500 °C a za přítomnosti vlhkosti se teplota jeho rozkladu snižuje na 115-140 °C :

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2KI\longrightarrow \ Cu_{2}SO_{4}+K_{2}SO_{4}+I_{2}\downarrow ))$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HI\longrightarrow \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}+I_{2}\downarrow ))$

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}+\ 2KI\ \xarrowarrow {h\nu } \ Cu\downarrow +I_{2}\downarrow +K_{2}SO_{4))))$

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}+\ 2HI\ \xarrowarrow {h\nu } \ Cu\downarrow +I_{2}\downarrow +H_{2}SO_{4))))$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2NaBr\ \xrightarrow {>500^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+Na_{2}SO_{4}+Br_{2}\ šipka nahoru}}$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HBr\ \xrightarrow {>500^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}\uparrow +Br_{2 }\šipka nahoru }}$ ${\mathsf {2CuSO_{4}*5H_{2}O+\ 2NaBr\ \xrightarrow {115-140^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+Na_{2}SO_{4} +Br_{2}\uparrow +10H_{2}O\uparrow }}$

${\mathsf {2CuSO_{4}+\ 2HBr\ \xrightarrow {H_{2}O,115-140^{o}C} \ Cu_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4 }+Br_{2}\uparrow }}$

Různé

Se sírany alkalických kovů a amoniem tvoří komplexní soli, například: Na 2 [Cu(SO 4 ) 2 ] 6H 2 O.

Ion Cu 2+ zbarví plamen zeleně.

Výroba a aplikace

Síran měďnatý (II) je jednou z nejdůležitějších solí mědi. Často slouží jako surovina pro výrobu dalších sloučenin mědi.

Bezvodý síran měďnatý je dobrým vysoušedlem a může být použit pro dehydrataci (absolutizaci) etanolu , dehydrataci plynů (včetně vzduchu) a jako indikátor vlhkosti.

Snadnost pěstování krystalů pentahydrátu síranu měďnatého a jejich ostrý rozdíl od bezvodé formy se využívá ve školní výuce.

Ve strojírenství se používá k lakování kovových dílů před jejich ručním značením.

Ve stavebnictví se vodný roztok síranu měďnatého používá k neutralizaci účinků netěsností, k odstranění skvrn od rzi a také k odstranění sekretů solí („výkvětů“) z cihel, betonu a omítnutých povrchů, stejně jako antiseptické a fungicidní činidlo . zabránit hnilobě dřeva .

V zemědělství se síran měďnatý používá jako antiseptikum, fungicid a hnojivo na bázi mědi a síry. K dezinfekci ran stromů se používá 1% roztok (100 g na 10 l), který se vtírá do předem očištěných poškozených míst. Proti plísni rajčat a brambor se výsadby postřikují 0,2% roztokem (20 g na 10 l) při prvních příznacích onemocnění a také jako prevence v případě hrozby nástupu onemocnění (např. například ve vlhkém a vlhkém počasí). Půda se nalije roztokem síranu měďnatého k dezinfekci a doplnění nedostatku síry a mědi (5 g na 10 l). Častěji se však jako součást kapaliny Bordeaux používá síran měďnatý - hlavní síran měďnatý CuSO 4 3Cu (OH) 2 proti houbovým chorobám a révokazu . Pro tento účel je komerčně dostupný síran měďnatý.

Chemické ošetření síranem měďnatým se také používá k boji proti výkvětům řas v nádržích [10] .

Dále se používá k výrobě minerálních barev , v lékařství, jako jedna ze složek elektrolytických lázní pro poměďování apod. a jako součást zvlákňovacích roztoků při výrobě acetátového vlákna .

Registrováno v potravinářském průmyslu jako potravinářská přídatná látka E519 . Používá se jako fixátor barev a konzervační prostředek.

V každodenním životě se používají k odstranění skvrn od rzi na stropě po zatopení.

Na výkupních místech šrotu barevných kovů se používá roztok síranu měďnatého k detekci zinku , manganu a hořčíku ve slitinách hliníku a nerezové oceli . Když jsou tyto kovy detekovány, objeví se červené skvrny.

Zabezpečení

Látka je málo toxická. MPC 500 mg/l [11] [12] . Smrtelná dávka síranu měďnatého se pohybuje od 45 do 125 gramů pro dospělého perorálně (při požití), v závislosti na hmotnosti, zdravotním stavu, imunitě vůči nadměrné mědi a dalších faktorech. Příznaky otravy se stanou patrnými při jednorázovém požití více než 0,5 g sloučeniny uvnitř (tzv. toxická dávka ). LD50 pro potkany 300 mg/kg [2] . Obraz otravy inhalací aerosolů síranu měďnatého je složitější.

Pravidla pro manipulaci s látkami

Kontakt suché látky s pokožkou je považován za bezpečný, ale musí být omyt. Podobně při vstupu roztoků a zvlhčených pevných látek. Při zasažení očí důkladně vypláchněte tekoucí vodou (slabý proud). Pokud se do trávicího traktu dostanou pevné nebo koncentrované roztoky , je nutné vymýt žaludek oběti 0,1% roztokem manganistanu draselného , podat oběti solné projímadlo - síran hořečnatý 1-2 polévkové lžíce, vyvolat zvracení, podat diuretikum . Kromě toho může požití bezvodé látky do úst a žaludku způsobit tepelné popáleniny .

Slabé roztoky síranu měďnatého při perorálním podání působí jako silné emetikum a někdy se používají k vyvolání zvracení.

Při práci s prášky a prachem síranu měďnatého je třeba dbát na to, aby se z nich neprášilo, je nutné použít masku nebo respirátor a po práci si umýt obličej. Akutní toxická dávka při inhalaci aerosolu je 11 mg/kg [13] . Pokud se síran měďnatý dostane do dýchacího traktu ve formě aerosolu, přeneste postiženého na čerstvý vzduch, vypláchněte ústa vodou a opláchněte křídla nosu.

Látku skladujte na chladném a suchém místě, v těsně uzavřeném pevném plastovém nebo skleněném obalu, odděleně od léků, potravin a krmiv, mimo dosah dětí a zvířat.

Hygienické normy

MPC v pracovní oblasti - 1 mg / l (1 g / m³) (pro dvojmocné ionty mědi).

Poznámky

↑ Měděný vitriol . crystallov.net. Získáno 26. dubna 2017. Archivováno z originálu 9. května 2017. (neurčitý)
↑ 1 2 Yershov Yu.A. , Pletneva T.V. Mechanismy toxického působení anorganických sloučenin. - M .: Medicína, 1989. - S. 142.
↑ Síran měďnatý Archivováno 12. srpna 2014 na Wayback Machine . US National Institutes of Health
↑ Síran měďnatý // Chemická encyklopedie / Kap. vyd. I. L. Knunyants , N. S. Žefirov . - M .: Sovětská encyklopedie , 1990. - T. 3. - ISBN 5-85270-008-8 .
↑ 1 2 3 Karyakin Yu. V. Čistá chemická činidla. Směrnice pro laboratorní přípravu anorganických přípravků. - 2. vyd. - M. - L. : GHI, 1947. - S. 343. - 577 s.
↑ Polyansky N. A., Kozhevnik S. N. Čištění sloučenin mědi od nečistot. Příprava vysoce čistého síranu měďnatého // Sbírka laboratorních prací. - Norilsk, 1998.
↑ Wasserman I.M. Výroba minerálních solí . - Vydání 2. vyd., přepracované. a další .. - Leningrad: Goshimizdat. Leningrad. oddělení, 1962. - 439 s.: nemoc. S. (Ruština) Archivováno 26. července 2020 na Wayback Machine
↑ Příručka chemika . - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - L.-M.: Chemie, 1963. - V. 2. - S. 124-125, 265. - 1168 s. — 20 000 výtisků. Archivováno 16. října 2012 na Wayback Machine
↑ Získání nerozpustných zásad . Jednotná kolekce DER. Získáno 26. dubna 2017. Archivováno z originálu 26. dubna 2017. (neurčitý)
↑ Zemědělské zásobování vodou a závlahy. — Kolos. - M. , 1984.
↑ název= https://docs.cntd.ru_GOST (nepřístupný odkaz) 19347-2014 Měděná vitriol. Specifikace (upravené vydání)
↑ name= https://www.safework.ru Archivováno 8. března 2022 na Wayback Machine
↑ Síran měďnatý . Vzdělávací program managementu pesticidů (PMEP) . Cornell University (prosinec 1993). Získáno 26. dubna 2017. Archivováno z originálu 5. července 2019.

skalice
vanad (VSO 4 7H 2 ) železo (FeSO 4 7H 2 O) kobalt (CoSO 4 7H 2 O) měď (CuSO 4 5H 2 O) nikl (NiSO 4 7H 2 O) olovo (PbSO 4 ) chrom (CrSO 4 7H 2 O) zinek (ZnSO 4 7H 2 O) mangan (MnSO 4 5H 2 O)