PENTAHIDRAT TEMBAGA SULFAT: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The tembaga sulfat pentahydrate adalah sebatian organik yang terdiri daripada unsur-unsur tembaga (Cu), sulfur (S), oksigen (O) dan air (H ₂ O). Ia mengandungi ion tembaga (II) (Cu ²⁺ ) dan sulfat (SO ₄ ^2- ). Formula kimianya ialah CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Di alam ini didapati membentuk mineral chalcantite atau calcantite, juga disebut chalclase atau calclasse. Ia adalah pepejal kristal biru.

Kristal tembaga sulfat pentahidrat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Pengarang: Überraschungsbilder. Sumber: Wikimedia Commons.

Ia digunakan sebagai makanan tambahan untuk beberapa haiwan seperti ruminan, babi dan unggas. Dalam pertanian ia berfungsi sebagai racun perosak. Dalam aktiviti perlombongan memungkinkan untuk mendapatkan semula logam lain.

Kerana rona biru, ia digunakan untuk mewarnai kain dan logam. Telah digunakan untuk menyimpan tembaga logam pada serat selulosa untuk mendapatkan kain konduktif elektrik. Ia juga digunakan untuk menyiapkan nanopartikel tembaga dan oksida, dengan pelbagai aplikasi.

Dalam kepekatan tinggi boleh menjadi toksik kepada fauna dan flora, oleh sebab ini kadang-kadang digunakan untuk menghilangkan perosak (binatang atau tumbuhan) dari persekitaran air seperti laguna dan kolam semula jadi.

Struktur

Sebatian ini terbentuk oleh unsur tembaga dalam keadaan pengoksidaannya +2 ​​dan anion sulfat. Yang terakhir mempunyai atom sulfur dengan valensi +6 dikelilingi oleh empat atom oksigen, masing-masing dengan valensi -2. Dengan cara ini, ion sulfat mempunyai dua muatan negatif.

Ia juga mempunyai 5 molekul air dalam strukturnya. Dalam gambar berikut, anda dapat melihat bagaimana pelbagai atom disusun dalam kristal.

Struktur CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Pengarang: Smokefoot. Sumber: Wikimedia Commons.

Cu ²⁺ (sfera oren) diselaraskan secara serentak dengan molekul 4 H ₂ O (oksigen = merah; hidrogen = putih) dan dengan 2 atom oksigen SO ₄ ^2- (sulfur = kuning). Dalam gambar itu salah satu molekul H ₂ O berada dalam kebebasan yang nyata tetapi merupakan sebahagian daripada struktur kristal.

Tatanama

Mineral Chalcantite CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Pengarang: Archaeodontosaurus. Sumber: Wikimedia Commons.

• Pentahidrat tembaga sulfat
• Tembaga (II) mencukupi pentahidrat
• Bluejack
• Batu biru (dari batu biru Inggeris)
• Chalcantite, calcantite, chalclase atau calclase

Hartanah

Keadaan fizikal

Pepejal kristal biru.

Berat molekul

249.686 g / mol

Takat lebur

Apabila mencapai 110 ºC, ia terurai.

Ketumpatan

2,286 g / cm ³

Keterlarutan

Larut dalam air: 22.0 g / 100 g air pada suhu 25 ° C. Larut dalam metanol (CH ₃ OH). Larut sedikit dalam etanol (CH ₃ CH ₂ OH).

Sifat kimia

Sebatian ini, apabila bersentuhan dengan air, larut, membentuk ion Cu ²⁺ dan SO ₄ ^2- . Kelarutannya dalam air menurun dengan ketara sekiranya asid sulfurik terdapat di dalam air.

H ₂ SO ₄ memberikan ion SO ₄ ² dan kehadirannya menghasilkan kesan "ion biasa", kerana ion ini terdapat dalam pentahidrat tembaga sulfat. Pembubaran dapat dinyatakan seperti ini:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (pepejal) + air ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ^2- + air

Oleh itu, jika asid sulfurik SO ₄ ² sudah ada dalam larutan , keseimbangan beralih ke kiri, iaitu ke arah pembentukan pepejal dan kelarutannya berkurang.

Mendapatkan

Salah satu cara untuk mendapatkan pentahidrat sulfat tembaga adalah dengan melarutkan mineral malachite dalam larutan asid sulfurik berair (H ₂ SO ₄ ) pada suhu terkawal. Malachite mengandungi Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃ dengan kekotoran lain, seperti besi.

Larutan tembaga tidak suci (II) dirawat dengan hidrogen peroksida (H ₂ O ₂ ) untuk memastikan bahawa kekotoran besi (II) (Fe ²⁺ ) ditukar menjadi besi (III) (Fe ³⁺ ). Yang terakhir diendapkan dalam bentuk ferrik hidroksida (Fe (OH) ₃ ) menggunakan natrium hidroksida (NaOH).

Pemendakan bermaksud bahawa zarah-zarah pepejal yang tidak larut terbentuk dalam larutan, yang jatuh ke bahagian bawah bekas yang mengandunginya.

Penampilan larutan pekat CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Pengarang: PublicDomainPictures. Sumber: Pixabay.

Campuran yang dihasilkan disaring untuk menghilangkan pepejal Fe (OH) ₃ dan baki cecair dirawat dengan etanol (C ₂ H ₅ OH), metanol (CH ₃ OH) atau asid sulfurik untuk memendapkan semua ion Cu ²⁺ sebagai daripada CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Apabila etanol ditambahkan misalnya, kurang air yang tersedia sehingga ion Cu ²⁺ dan SO ₄ ^2- berada dalam larutan dan cenderung mengikat bersama. Ia bertindak sebagai penyahhidratan. Semakin banyak etanol yang anda tambah, semakin padat ia terbentuk.

Pepejal yang diendapkan dapat dikristalisasi untuk pemurnian. Untuk melakukan ini, ia dilarutkan dalam air pada suhu 80-90 ° C dan kemudian larutan disejukkan hingga 25-30 ° C. Sebatian pentahidrat mendakan semula dan kekotoran tetap dalam larutan.

Permohonan

Ini mempunyai pelbagai aplikasi komersial.

Dalam pertanian berfungsi sebagai racun perosak, racun serangga, racun herba, racun kulat, kuman dan aditif tanah. Dalam terapi veterinar digunakan sebagai anthelmintic, fungisida dan emetik (untuk menyebabkan muntah).

Ini digunakan sebagai pigmen biru atau hijau dalam pewarna dan pewarna, sebagai mordant dalam pewarnaan kain dan logam. Juga sebagai toner pencetakan foto dan sebagai reagen untuk memperhebat negatif.

Ia digunakan dalam kegiatan perlombongan sebagai reagen pengapungan untuk pemulihan zink dan plumbum. Ia digunakan untuk menghasilkan sebatian tembaga yang lain, digunakan untuk penyamakan kulit dan untuk mengawet kayu.

Dalam makanan haiwan

Kompaun ini digunakan dalam diet babi dalam jumlah yang sangat kecil sebagai pendorong pertumbuhan, terutama pada fasa pasca penyapihan. Mekanisme yang memberikan kesan ini masih belum diketahui.

Beberapa penyelidik mendakwa bahawa ia mengurangkan populasi bakteria patogen atau berbahaya di usus haiwan dan seterusnya mendorong pertumbuhannya.

Dengan CuSO _{4 •} 5H ₂ O, pengembangan babi yang disapih dapat dipromosikan. Pengarang: MabelAmber. Sumber: Pixabay.

Para sarjana lain menunjukkan bahawa ia meningkatkan kesihatan usus haiwan ini, tetapi beberapa penyelidikan menunjukkan bahawa suntikan tembaga intravena juga meningkatkan pertumbuhan mereka.

Ini juga digunakan untuk tujuan yang sama pada unggas, dan telah digunakan untuk kekurangan tembaga pada ruminan.

Dalam sintesis nanopartikel

Pentahidrat tembaga sulfat telah digunakan untuk mendapatkan partikel nanopartikel tembaga dan tembaga (I) oksida (Cu / Cu ₂ O).

Nanopartikel adalah struktur yang sangat kecil yang hanya dapat dilihat melalui mikroskop elektron.

Serbuk Cu / Cu ₂ O dalam bentuk nanopartikulat digunakan dalam pemangkinan atau percepatan tindak balas kimia, dalam semikonduktor dan dalam bahan antimikroba, antara aplikasi lain.

Dalam kajian untuk kawalan perosak

CuSO _{4 •} 5H ₂ O telah digunakan dalam eksperimen untuk menilai ketoksikannya terhadap siput spesies Pomacea canaliculata.

Ini adalah moluska yang berasal dari kawasan tropika di Amerika Selatan yang mendiami pelbagai jenis ekosistem, dari paya dan lagun hingga tasik dan sungai.

Mereka dikaji kerana beberapa parasit manusia host seperti Schistosoma mansoni (trematode yang menyebabkan penyakit bilharzia). Siput juga boleh membahayakan tanaman pertanian di daerah banjir.

Kerang siput Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Telur disimpan oleh siput pada tanaman akuatik. Siput ini kadangkala merupakan perosak yang dapat dikawal dengan CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, Institut Penyakit Parasit Nasional / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Sumber: Wikimedia Commons.

Menurut kajian yang dikaji, larutan berair pentahidrat sulfat tembaga sangat toksik kepada siput ini, jadi sebatian ini dapat digunakan untuk menghilangkan moluska dari kawasan yang penuh dengan sarang.

Menurut beberapa penyelidikan, ini kerana siput tidak memerlukan ion tembaga, jadi kontak dengan ion ini cukup untuk kematian haiwan itu.

Dalam kain yang konduktif elektrik

Kompaun ini telah digunakan untuk mendapatkan bahan tekstil dengan sensor elektrik bersepadu. Jenis kain ini digunakan dalam alat penyimpanan elektrik, sensor tekanan, fotodetektor dan skrin pemancar cahaya.

Untuk mendapatkan kain konduktif elektrik, serat selulosa tenunan semi-sintetik yang disebut "Lyocell" dilapisi dengan tembaga logam. Lapisan dilakukan dengan cara bukan elektrolit bermula dari larutan CuSO4 • 5H2O dan sebatian kimia tambahan lain.

Serat Lyocell. Kain jenis ini digunakan dalam ujian penyaduran tembaga. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Sumber: Wikimedia Commons.

Kain yang diperoleh dengan cara ini dapat memindahkan isyarat elektrik walaupun dalam keadaan ubah bentuk atau regangan sambil mengekalkan kekonduksian yang tinggi.

Kesan terhadap persekitaran

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, CuSO _{4 •} 5H ₂ O, apabila dilarutkan dalam air, menghasilkan ion tembaga (II).

Walaupun tembaga penting dalam kepekatan rendah untuk aktiviti sel organisma hidup, dalam kepekatan tinggi ia boleh menjadi toksik dan bahkan boleh menyebabkan kematian.

Oleh itu, kehadiran ion tersebut di persekitaran merupakan risiko bagi haiwan dan tumbuhan. Dalam ekosistem akuatik, ia dapat bio terkumpul dalam hidupan dan di rantai makanan, menyebabkan kerosakan.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O boleh membahayakan persekitaran akuatik. Pengarang: JamesDeMers. Sumber: Pixabay.

Sebenarnya, dalam pengalaman tertentu, didapati bahawa pencemaran persekitaran akuatik dengan pentahidrat sulfat tembaga menyebabkan biojisim tumbuhan akuatik berkurang.

Yang bermaksud bahawa tumbuh-tumbuhan tumbuh kurang dengan adanya garam ini dalam kepekatan tinggi.

Rujukan

1. Lide, DR (penyunting) (2003). Buku Panduan CRC Kimia dan Fizik. CRC Press ^ke- 85 .
2. Kokes, H. et al. (2014). Pembubaran tembaga dan besi dari bijih malachite dan pemendapan tembaga sulfat pentahidrat dengan proses kimia. Sains dan Teknologi Kejuruteraan, Jurnal Antarabangsa. 2014; 17 (1): 39-44. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B., JP dan Peixoto, MN (2015). Pengurangan biomas Salvinia molesta yang terdedah kepada pentahidrat sulfat tembaga ( CuSO ₄ .5H ₂ O). Rev. Ambient. Air 2015; 10 (3): 520-529. Dipulihkan dari doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). Sensor Strain Tekstil Fleksibel Berdasarkan Fabrik Selulosa Jenis Lyocell Bersalut Tembaga. Polimer 2019, 11, 784. Dipulihkan dari mdpi.com.
5. Pitelli, RA et al. (2008). Ketoksikan akut sulfat tembaga dan ekstrak berair daun neem kering pada siput (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. Dipulihkan dari doaj.org.
6. Badawy, SM et al. (2015). Sintesis, Karakterisasi dan Aktiviti Pemangkin Nanopartikel Cu / Cu2O Disiapkan dalam Medium Berair. Buletin Kejuruteraan Reaksi Kimia & Pemangkin. 2015; 10 (2): 169-174. Dipulihkan dari doaj.org.
7. Justel, FJ et al (2014). Kelarutan dan sifat fizikal larutan tepu dalam sistem tembaga sulfat + asid sulfurik + air laut pada suhu yang berbeza. Jurnal Kejuruteraan Kimia Brazil. 2015; 32 (3): 629-635. Dipulihkan dari doaj.org.
8. Park, CS dan Kim, BG (2016). Keterlarutan in vitro Tembaga (II) Sulfat dan Dicopper Chloride Trihydroxide untuk Babi. Orang Asia Asia. J. Anim. Sains 2016; 29 (11): 1608-1615. Dipulihkan dari doaj.org.
9. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Pentahidrat tembaga sulfat. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalcanthite. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.