Sulfato de cobre (CuSO4): estrutura, propriedades, produção, usos

Sulfato de cobre (CuSO4): estrutura, propriedades, produção, usos

O sulfato de cobre é um composto inorgânico composto pelos elementos cobre (Cu), enxofre (S) e oxigênio (O). Sua fórmula química é CuSO 4 . O cobre está no estado de oxidação +2, enxofre +6 e o ​​oxigênio tem valência -2.

É um sólido branco que, quando exposto à umidade no ambiente, se transforma em seu penta-hidrato azul CuSO 4 • 5H 2 O. O sólido branco é obtido aquecendo o azul para eliminar a água.

Ele tem sido usado como um agente antibacteriano há séculos para curar feridas em humanos e animais. Também funciona como fungicida, adstringente, antidiarréico e no controle de doenças intestinais em animais. Também é usado como um agente antifúngico nas plantas.

No entanto, alguns de seus usos foram descontinuados porque seu excesso pode ser tóxico para seres humanos, animais e plantas. A faixa de concentração em que pode ser usada é estreita e depende das espécies.

É usado como catalisador em reações químicas e como dessecante para solventes. Permite melhorar a resistência e a flexibilidade de alguns polímeros.

Quantidades excessivas desse composto podem ser prejudiciais nos solos, pois são tóxicas para os microorganismos benéficos para as plantas.

Estrutura

O sulfato de cobre é constituído por um íon cobre (Cu 2+ ) e um íon sulfato (SO 4 2- ).

Devido à perda de dois elétrons, o íon cobre (II) possui a seguinte conformação eletrônica:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9

Pode-se ver que possui o orbital 3d incompleto (possui 9 elétrons em vez de 10).

Nomenclatura

  • Sulfato de cobre anidro
  • Sulfato de cobre (II)
  • Sulfato cúprico

Propriedades

Estado físico

Sólido branco ou branco esverdeado, sob a forma de cristais.

Peso molecular

159,61 g / mol

Ponto de fusão

A 560 ºC se decompõe.

Densidade

3,60 g / cm 3

Solubilidade

22 g / 100 g de água a 25 ° C. Insolúvel em etanol.

Propriedades quimicas

Quando sujeito à umidade no ar abaixo de 30 ° C, ele se torna o composto penta-hidratado CuSO4 5H 2 O.

As suas soluções aquosas são de cor azul devido à formação do ião hexaacuocobre [Cu (H (II) 2 O) 6 ] 2+ que produz o referido coloração. Neste íon, duas das moléculas de água estão mais afastadas do átomo de metal do que as outras quatro.

Isso se deve ao chamado efeito Jahn-Teller, que prevê que esses tipos de sistemas experimentem a distorção causada pelo fato de o Cu 2+ ter uma estrutura eletrônica que termina em d 9 , ou seja, um orbital incompleto (seria completo se foram d 10 ).

Se amonco (NH 3 ) é adicionado a estas soluções, os complexos são formados em que NH 3 sucessivamente desloca as moléculas de água. Por exemplo, eles formam a partir de [Cu (NH 3 ) (H 2 O) 5 ] 2+ de [Cu (NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ .

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Quando CuSO 4 é aquecida à decomposição emite gases tóxicos e convertidos ao óxido cúprico CuO.

Obtenção

O sulfato de cobre anidro pode ser obtido desidratando completamente o composto penta-hidratado, o que é conseguido aquecendo-o até as moléculas de água evaporarem.

CuSO 4 • 5H 2 O + calor → CuSO 4 + 5 H 2 O ↑

O composto pentahydrated é azul, de modo que quando se perde a água de cristalização, branco anidro CuSO 4 é obtida .

Formulários

Alguns de seus usos se sobrepõem aos do composto penta-hidratado. Outros são específicos para a substância anidra.

Como agente antibacteriano

Tem potencial como agente antimicrobiano. É utilizado há milhares de anos, inclusive em culturas da América do Sul e Central, para prevenir a infecção de feridas por gaze impregnada em uma solução deste composto.

Estima-se que, no mecanismo de sua atividade antibacteriana, os íons Cu 2+ formem quelatos com enzimas cruciais para as funções celulares das bactérias, desativando-as. Eles também induzem a formação de radicais OH • hidroxila, que danificam as membranas das bactérias e seu DNA.

Recentemente, foi relatado que traços de CuSO 4 aumentam a atividade antimicrobiana de produtos naturais ricos em polifenóis, como extratos de romã e infusões de alguns tipos de plantas de chá.

Em aplicações veterinárias

É utilizado como anti-séptico e adstringente para as mucosas e para o tratamento de conjuntivite e otite externa. É utilizado em banhos terapêuticos ou profiláticos para evitar apodrecer as pernas de bovinos, ovinos e outros mamíferos.

Serve como agente cáustico para massas necróticas nas extremidades do gado, úlceras de estomatite e seu tecido granulado. É utilizado como fungicida no tratamento de micose e doenças fúngicas na pele.

Também é usado como emético (agente indutor de vômito) em porcos, cães e gatos; como adstringente antidiarreico para bezerros e para controlar a monilíase intestinal em aves de capoeira e tricomoníase em perus.

Como complemento na alimentação animal

O sulfato de cobre tem sido usado como complemento em quantidades muito pequenas para a alimentação de bovinos, suínos e aves. É usado para tratar a deficiência de cobre em ruminantes. No caso de porcos e aves, é usado como estimulador do crescimento.

O cobre foi identificado como essencial para a biossíntese de hemoglobina de mamíferos, estrutura cardiovascular, síntese de colágeno ósseo, sistemas enzimáticos e reprodução.

Conforme mencionado na seção anterior, também pode ser fornecido como medicamento para o controle de doenças. No entanto, os níveis de suplementação e / ou medicação devem ser monitorados de perto.

Após uma certa quantidade, que depende de cada espécie, pode haver uma diminuição no crescimento, perda de apetite e peso, danos a certos órgãos e até a morte de animais.

Por exemplo, em galinhas, a suplementação de 0,2% ou mais reduz a ingestão de alimentos com a consequente perda de peso, diminuição da produção de ovos e da espessura de suas cascas.

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Em aplicações agrícolas

Nos sistemas de produção orgânica, não é permitido o uso de fungicidas sintéticos, apenas produtos à base de cobre e enxofre, como o sulfato de cobre, são aceitos.

Por exemplo, certos fungos que atacam plantas de maçã, como Venturia inaequalis , são eliminados com este composto. Pensa-se que os íons Cu 2+ sejam capazes de entrar no esporo de fungos, desnaturar proteínas e bloquear várias enzimas.

Importância do cobre nas plantas

O elemento cobre é importante nos processos fisiológicos das plantas, como fotossíntese, respiração e defesa contra antioxidantes. Tanto a deficiência desse elemento quanto seu excesso geram espécies oxigenadas reativas que são prejudiciais às suas moléculas e estruturas.

A faixa de concentrações de cobre para o crescimento e desenvolvimento ideais das plantas é muito estreita.

Efeitos adversos na agricultura

Quando usado em excesso em atividades agrícolas, este produto pode ser fitotóxico, causar desenvolvimento prematuro dos frutos e alterar sua coloração.

Além disso, o cobre se acumula no solo e é tóxico para microorganismos e minhocas. Isso entra em conflito com o conceito de agricultura orgânica.

Na catálise de reações químicas

Anidro CuSO 4 serve como um catalisador para várias reacções de compostos carbonilo com dióis orgânicos ou os seus epóxidos, formando dioxolanos ou acetonidas. Graças a este composto, as reações podem ser realizadas em condições amenas.

Também foi relatado que sua ação catalítica permite desidratar álcoois secundários, terciários, benzílicos e alilicos às suas olefinas correspondentes. A reação é muito simples.

O álcool puro é aquecida em conjunto com a CuSO anidro 4 a uma temperatura de 100-160 ° C durante um tempo de 0,5-1,5 horas. Assim ocorre a desidratação do álcool e a olefina é destilada pura da mistura de reação.

Como agente desidratante

Este composto é utilizado em laboratórios químicos como dessecante. É usado para desidratar líquidos orgânicos, como solventes. Absorve a água que forma o composto pentahidratado CuSO4 5H 2 O.

Para melhorar os polímeros

Anidro CuSO 4 foi usado para melhorar as propriedades de certos polímeros, enquanto ainda permitindo que eles sejam recicláveis.

Por exemplo, as partículas do composto em acetona ter sido misturado com borracha de acrilonitrilo-butadieno em um moinho especial, tentando fazer as CuSO 4 partículas muito pequenas.

O sulfato de cobre melhora os pontos de ligação do polímero, formando uma mistura com alta resistência, dureza e flexibilidade surpreendente.

Em aplicações terapêuticas descontinuadas

No passado, soluções de sulfato de cobre eram usadas para lavagens gástricas quando alguém sofria de intoxicação por fósforo branco. No entanto, a solução foi agitada imediatamente para evitar intoxicação por cobre.

As soluções deste composto também foram usadas em conjunto com outras substâncias para aplicações tópicas em queimaduras de fósforo na pele.

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Às vezes, eles serviam em certas formas de anemia nutricional em crianças e com deficiência de cobre em indivíduos recebendo nutrição parenteral, ou seja, pessoas que não podem se alimentar por via oral.

Certas loções para eczema, impetigo e intertrigo continham CuSO 4 . As soluções foram usadas como adstringente em infecções oculares. Às vezes, os cristais eram aplicados diretamente em queimaduras ou úlceras.

Todas essas aplicações não são mais realizadas devido à toxicidade que o excesso deste composto pode induzir.

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