Сульфат меди(II)

У этого термина существуют и другие значения, см. Сульфат меди.

Сульфат меди(II)
Общие
Систематическое наименование	Меди(II) сульфат
Традиционные названия	Медный купорос
Химическая формула	CuSO4
Физические свойства
Молярная масса	159,61 г/моль
Плотность	3,60 г/см³
Термические свойства
Химические свойства
pKa	5·10−3
Растворимость в воде	31,6 г/100 мл
Структура
Координационная геометрия	Октаэдрическая
Кристаллическая структура	Триклинная
Классификация
Рег. номер CAS	7758-98-7
RTECS	GL8800000

Кристаллогидрат сульфата меди CuSO₄ · 5H₂O

Сульфат меди(II) (CuSO₄) — медная соль серной кислоты, белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Однако из водных растворов, а также на воздухе хотя бы с незначительным содержанием влаги кристаллизуется голубой пентагидрат CuSO₄ · 5H₂O — медный купорос.

Получение

В промышленности получают растворением Cu и медных отходов в разб. H₂SO₄ при продувании воздуха; растворением CuO в H₂SO₄; сульфатизирующим обжигом сульфидов Cu; как побочный продукт электролитич. рафинирования Cu.

$\mathsf{CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O}$

$\mathsf{2Cu + O_2 +H_2SO_4 \rightarrow 2CuSO_4 + H_2O}$

В лаборатории можно получить действием концентрированной серной кислотой на медь при нагревании:

$\mathsf{Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}$

Температура не должна превышать 60 градусов Цельсия, так как образуется побочный продукт:

$\mathsf{5Cu + 4H_2SO_4 \rightarrow 3CuSO_4 + Cu_2S\downarrow + 4H_2O}$

Также в лабораторных условиях сульфат меди (II) может быть получен реакцией нейтрализации гидроксида меди (II) серной кислотой:

$\mathsf{Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O}$

Очистка

Обычно технический сульфат меди загрязнен сульфатом железа (II). Реактив Ч. Д. А. не содержит ионов Fe²⁺. Реактив загрязнен изоморфически и его невозможно очистить простой перекристаллизацией. В нашем случае можно окислить Fe²⁺ до Fe³⁺ кипячением полученного раствора сульфата меди с PbO₂. Fe₂(SO₄)₃ не формирует изоморфическую смесь с сульфатом меди. После кипячения раствор фильтруют. А потом кристаллизацией получают чистый сульфат меди.

Физические свойства

Строение кристаллогидрата

Структура медного купороса приведена на рисунке. Как видно, вокруг иона меди координированы два аниона SO₄²⁻ по осям и четыре молекулы воды (в плоскости), а пятая молекула воды играет роль мостиков, которые при помощи водородных связей объединяют молекулы воды из плоскости и сульфатную группу.

Растворимость CuSO₄, г/100 г H₂O

Термическое воздействие

При нагревании последовательно отщепляет две молекулы воды, переходя в тригидрат CuSO₄ · 3H₂O (этот процесс, то есть выветривание, частично идёт и просто на воздухе), затем в моногидрат (110°) CuSO₄ · H₂O, и выше 258 °C образуется безводная соль. Термическое разложение становится заметным выше 650 °C:

$\mathsf{2CuSO_4 \xrightarrow[]{^ot} 2CuO + 2SO_2 + O_2}$

Растворимость

Растворимость сульфата меди(II) по мере роста температуры проходит через плоский максимум, в течение которого растворимость соли почти не меняется (в интервале 80-200 °C). (см. рис.)

Как и все соли, образованные ионами слабого основания и сильной кислоты, сульфат меди(II) гидролизуется, (степень гидролиза в 0,01М растворе при 15 °C составляет 0,05 %) и даёт кислую среду (pH указанного раствора 4,2). Константа диссоциации составляет 5·10⁻³.

Химические свойства

Диссоциация

CuSO₄ — хорошо растворимая в воде соль и сильный электролит, в растворах cульфат меди (II) так же, как и все растворимые соли, диссоциирует в одну стадию:

$\mathsf{CuSO_4 \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-}}$

Реакция замещения

Реакция замещения возможна в водных растворах сульфата меди с использованием металлов активнее меди, стоящих левее меди в электрохимическом ряду напряжения металлов.

$\mathsf{CuSO_4 + Zn \rightarrow Cu\downarrow + ZnSO_4}$

Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)

Сульфат меди(II) реагирует с щелочами с образованием осадка гидроксида меди(II) голубого цвета:

$\mathsf{CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + K_2SO_4}$

$\mathsf{Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow}$

Реакция обмена с другими солями

Сульфат меди вступает также в обменные реакции по ионам Cu²⁺ и SO₄^2-

$\mathsf{CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow CuCl_2 + BaSO_4\downarrow}$

$\mathsf{CuSO_4 + K_2S \rightarrow CuS\downarrow + K_2SO_4}$

Прочее

С сульфатами щелочных металлов и аммония образует комплексные соли, например, Na₂[Cu(SO₄)₂]·6H₂O.

Ион Cu²⁺ окрашивает пламя в зеленый цвет.

Применение

Кристаллы сульфата меди (II), выращенные в домашних условиях

Монокристалл сульфата меди (II), выращенный в домашних условиях

Сульфат меди(II) — наиболее важная соль меди — часто служит исходным сырьём для получения других соединений. Например, гидроксида меди (II) — Cu(OH)₂ — вещества, необходимого для качественных реакций на глюкозу, глицерин.

Безводный сульфат меди можно использовать как индикатор влажности, с его помощью в лаборатории проводят обезвоживание этанола и некоторых других веществ.

Наибольшее количество непосредственно применяемого CuSO₄ расходуется на борьбу с вредителями в сельском хозяйстве, в составе бордоской смеси с известковым молоком — от грибковых заболеваний и виноградной тли. Для этих целей сульфат меди (II) имеется в розничной торговле.

В строительстве водный раствор сульфата меди применяется для нейтрализации последствий протечек, ликвидации пятен ржавчины, а также для удаления выделений солей («высолов») с кирпичных, бетонных и оштукатуренных поверхностей; а также как антисептическое и фунгицидное средство для предотвращения гниения древесины.

Также он применяется для изготовления минеральных красок, в медицине, как один из компонентов электролитических ванн для меднения и т. п. и как часть прядильных растворов в производстве ацетатного волокна.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E519. Используется как фиксатор окраски и консервант.

В пунктах скупки лома цветных металлов раствор медного купороса применяется для выявления цинка, марганца и магния в алюминиевых сплавах и нержавейке. При выявлении этих металлов появляются красные пятна.

Токсикология

Токсикологические данные

Сульфат меди (II) относится к классу опасности 1 (малоопасное вещество), как вещество, содержащее сульфат-ион. С другой же стороны, на стограммовой упаковке сульфата меди, поступающей в розничную продажу, указан класс опасности 2 (высокоопасное вещество). Смертельная доза медного купороса составляет от 8 до 30 граммов для взрослого человека перорально (через рот)^[1][2] . Летальная доза зависит от состояния здоровья человека, от его массы, от иммунитета именно к данному веществу и от других факторов.

Первая помощь при отравлении

При попадании вещества на кожу необходимо снять его ватой или куском ткани, затем обмыть прохладной водой с мылом. При попадании в глаза необходимо обильно промыть их проточной водой. При попадании через дыхательные пути нужно вывести пострадавшего на свежий воздух, прополоскать рот водой. При попадании в желудочно-кишечный тракт необходимо промыть желудок пострадавшего 0,1%-ым раствором марганцовки, дать выпить пострадавшему солевое слабительное — сульфат магния 1-2 ложки, вызвать рвоту, дать мочегонное.

Безопасность

При обращении с сульфатом меди (II) в бытовых условиях стоит быть очень осторожным, иначе можно нанести непоправимый вред здоровью^[3]. При приготовлении растворов желательно использовать резиновые или одноразовые полиэтиленовые перчатки, очки, резиновые сапоги и также настоятельно рекомендуется использовать респиратор. Ни в коем случае не использовать пищевую посуду. Приготовление раствора и использование медного купороса стоит производить в отсутствие детей и животных. Во время использования нельзя пить, курить, принимать пищу. После работы лицо и руки вымыть с мылом, прополоскать рот.

Хранить в сухом прохладном месте при температуре от −30 до +30 °C, отдельно от лекарств, пищевых продуктов и кормов для животных, в недоступном для детей и животных месте. Запрещается хранение вещества в поврежденной упаковке.

Производители и поставщики

Сульфат меди (II), как средство от гниения, сорняков и т. д. находится в розничной продаже в супермаркетах и хозяйственных магазинах. Чаще всего на прилавках можно найти упаковку весом в 100 граммов. Производство данной продукции осуществляется компанией ЗАО Фирма «Август». Также медный купорос можно найти в химических магазинах разной фасовки. Обычно это пластиковые банки весом в 1 кг или полиэтиленовые мешки весом в 500 г.

Нахождение в природе

В природе изредка встречается минерал халькантит, состав которого близок к CuSO₄ ∙ 5H₂O

См. также

• Халькантит
• Сульфаты
• Медь
• Соединения меди
• Купорос
• Пищевые добавки
• Сульфат меди(I)

Примечания

1. ↑ http://chemister.ru/Toxicology/toxic_dose.htm
2. ↑ http://dna.com.ua/83-med.html
3. ↑ http://vredno-ili-net.ru/ostalnoe/vreden-li-mednyj-kuporos.html