Sulfato de cobre penta-hidratado: estrutura, propriedades, usos

Sulfato de cobre penta-hidratado: estrutura, propriedades, usos

O penta-hidrato de sulfato de cobre é um composto inorgânico consistindo de elementos cobre (Cu), enxofre (S), oxigénio (O) e ua (H 2 O). Contém os íons cobre (II) (Cu 2+ ) e sulfato (SO 4 2- ). Sua fórmula química é CuSO 4 • 5H 2 O.

Na natureza, é encontrado formando a calcantita mineral ou calcantita, também chamada chalclasa ou calclasa. É um sólido cristalino azul.

É usado como um complemento alimentar para alguns animais, como ruminantes, porcos e aves. Na agricultura, serve como pesticida. Nas atividades de mineração, permite a recuperação de outros metais.

Devido à sua tonalidade azul, é usado para colorir tecidos e metais. Tem sido usado para depositar cobre metálico em fibras de celulose para obter tecidos eletricamente condutivos. Também é usado para preparar nanopartículas de cobre e seus óxidos, com uma variedade de aplicações.

Em altas concentrações, pode ser tóxico para a fauna e a flora, razão pela qual é às vezes usado para eliminar pragas (animais ou plantas) de ambientes aquáticos, como lagoas e lagoas naturais.

Estrutura

Este composto é formado pelo elemento cobre em seu estado de oxidação +2 e pelo ânion sulfato. Este último possui um átomo de enxofre com valência +6 cercado por quatro átomos de oxigênio, cada um com valência -2. Dessa maneira, o íon sulfato possui duas cargas negativas.

Ele também possui 5 moléculas de água em sua estrutura. A figura a seguir mostra como os vários átomos são organizados no cristal.

Cu 2+ (laranja esferas coloridas) é coordenado simultaneamente com 4 H 2 O moléculas (oxigénio = vermelho; hidrogénio = branco) e com 2 átomos de oxigénio de SO 4 2- (enxofre = amarelo). Na figura, um dos H 2 O moléculas é em aparente liberdade mas é parte da estrutura do cristal.

Nomenclatura

  • Sulfato de cobre penta-hidratado
  • Penta-hidrato suficiente em cobre (II)
  • Bluejack
  • Pedra azul (Inglês pedra azul )
  • Calcantita, calcantita, calcclase ou calclase

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino azul.

Peso molecular

249.686 g / mol

Ponto de fusão

Ao atingir 110 ºC, decompõe-se.

Densidade

2.286 g / cm 3

Solubilidade

Solúvel em água: 22,0 g / 100 g de água a 25 ° C. Solúvel em metanol (CH 3 OH). Ligeiramente solúvel em etanol (CH 3 CH 2 OH).

Propriedades quimicas

Quando entra em contato com a água, esse composto se dissolve, formando os íons Cu 2+ e SO 4 2- . Sua solubilidade na água diminui significativamente se o ácido sulfúrico estiver presente na água.

H 2 SO 4 fornece SO 4 2- iões e a sua presença gera o efeito “do ião comum”, uma vez que este ião está presente em pentahidrato de sulfato de cobre. A dissolução pode ser expressa assim:

CuSO 4 • 5H 2 O (sólido) + água ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + água

Portanto, se o SO 4 2- do ácido sulfúrico já está presente na solução , o balanço muda para a esquerda, ou seja, em direção à formação do sólido e, portanto, a solubilidade diminui.

Obtenção

Uma das formas de se obter sulfato de cobre penta-hidratado é por dissolução do mineral de malaquite, em solução aquosa de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) a uma temperatura controlada. A malaquita contém Cu 2 (OH) 2 CO 3 com outras impurezas, como ferro.

A solução de cobre impuro (II) é tratada com peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) para garantir que as impurezas do ferro (II) (Fe 2+ ) sejam convertidas em ferro (III) (Fe 3+ ). O último é precipitado como hidróxido férrico (Fe (OH) 3 ) usando hidróxido de sódio (NaOH).

Precipitar significa que partículas de um sólido insolúvel se formam na solução, que cai no fundo do recipiente que o contém.

A mistura resultante é filtrada para remover o sólido de Fe (OH) 3 e o líquido restante é tratado com etanol (C 2 H 5 OH), metanol (CH 3 OH) ou ácido sulfúrico para precipitar todos os íons Cu 2+ como CuSO 4 • 5H 2 O.

Quando, por exemplo, é adicionado etanol, há menos água disponível para que os íons Cu 2+ e SO 4 2- estejam em solução e tendam a se unir. Atua como um agente desidratante. Quanto mais etanol é adicionado, mais sólido é formado.

O sólido precipitado pode ser recristalizado para purificá-lo. Para isso, é dissolvido em água a uma temperatura de 80-90 ° C e, em seguida, a solução é resfriada a 25-30 ° C. O composto penta-hidratado se precipita novamente e as impurezas permanecem em solução.

Formulários

Possui uma ampla gama de aplicações comerciais.

Na agricultura, serve como pesticida, inseticida, herbicida, fungicida, germicida e aditivo do solo. Nas terapias veterinárias, é utilizado como anti-helmíntico, fungicida e emético (para causar vômito).

É usado como pigmento azul ou verde em corantes e corantes, como mordente na coloração de tecidos e metais. Também como toner para impressão de fotos e como reagente para intensificar negativos.

É utilizado em atividades de mineração como reagente de flotação para a recuperação de zinco e chumbo. É usado para produzir outros compostos de cobre, é usado no curtimento de couro e preserva a madeira.

Na alimentação animal

Este composto é usado na dieta de porcos em quantidades muito pequenas como promotor de crescimento, especialmente na fase pós-desmame. O mecanismo pelo qual ele tem esse efeito ainda é desconhecido.

Alguns pesquisadores afirmam que isso reduz a população de bactérias patogênicas ou prejudiciais no intestino dos animais e, consequentemente, favorece seu crescimento.

Outros estudiosos indicam que isso melhora a saúde intestinal de tais animais, mas algumas pesquisas indicam que a injeção intravenosa de cobre também melhora seu crescimento.

Também foi utilizado para o mesmo fim em aves de capoeira e na deficiência de cobre em ruminantes.

Na síntese de nanopartículas

O sulfato de cobre pentahidratado tem sido utilizado para obter nanopartículas mistas de cobre e óxido de cobre (I) (Cu / Cu 2 O).

Nanopartículas são estruturas extremamente pequenas que só podem ser vistas através de um microscópio eletrônico.

O pó de Cu / Cu 2 O na forma de nanopartículas é utilizado na catálise ou aceleração de reações químicas, em semicondutores e em materiais antimicrobianos, entre outras aplicações.

Em estudos para controle de pragas

O CuSO 4 • 5H 2 O tem sido utilizado em experimentos para avaliar sua toxicidade para os caracóis da espécie Pomacea canaliculata .

São moluscos nativos das regiões tropicais da América do Sul que habitam diversos tipos de ecossistemas, de pântanos e lagoas a lagos e rios.

Eles são estudados porque alguns parasitas humanos hospedeiros, como o Schistosoma mansoni (um acaso que causa a doença da bilharzia). Os caracóis também podem ser prejudiciais para as culturas agrícolas nas regiões inundadas.

De acordo com os estudos revisados, soluções aquosas de penta-hidrato de sulfato de cobre são extremamente tóxicas para esses caracóis, portanto esse composto pode ser usado para eliminar moluscos de áreas infestadas.

Segundo algumas investigações, isso ocorre porque o caracol não precisa do íon de cobre, de modo que dificilmente o contato com esse íon seria suficiente para o animal morrer.

Em tecidos eletricamente condutivos

Este composto foi utilizado na obtenção de materiais têxteis com sensores de eletricidade integrados. Este tipo de tecido tem aplicação em dispositivos de armazenamento de eletricidade, sensores de pressão, fotodetectores e telas emissoras de luz.

Para obter tecidos eletricamente condutores, uma fibra de celulose semi-sintética chamada “Lyocell” é coberta com cobre metálico. O revestimento é realizado de maneira eletrolítica a partir de uma solução de CuSO4 • 5H2O e outros compostos químicos auxiliares.

O tecido obtido desta maneira pode transferir um sinal elétrico, mesmo sob condições de deformação ou estiramento, mantendo alta condutividade.

Efeitos no meio ambiente

Como explicado anteriormente, o CuSO 4 • 5H 2 O, quando dissolvido em água, gera o íon cobre (II).

Embora o cobre seja essencial em baixas concentrações para as atividades celulares de organismos vivos, em altas concentrações, pode ser tóxico e até causar a morte.

Portanto, a presença desse íon no ambiente constitui um risco para animais e plantas. Nos ecossistemas aquáticos, pode se bioacumular nos seres vivos e na cadeia alimentar, causando danos.

De fato, em certas experiências, verificou-se que a contaminação de ambientes aquáticos com sulfato de cobre penta-hidratado faz com que a biomassa de certas plantas aquáticas diminua.

O que significa que as plantas crescem menos na presença desse sal em altas concentrações.

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