נחושת גופרתי (CUSO4): מבנה, תכונות, השגה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

נחושת גופרתית היא תרכובת אורגנית המורכבת של נחושת אלמנטים (Cu), גופרית (S) וחמצן (O). הנוסחה הכימית שלה היא CuSO ₄ . הנחושת נמצאת במצב החמצון +2, גופרית +6, ולחמצן יש ערך של -2.

זהו מוצק לבן שכאשר הוא נחשף ללחות בסביבה הופך לפנטהידרט הכחול שלו CuSO _{4 •} 5H ₂ O. המוצק הלבן מתקבל על ידי חימום הכחול בכדי לחסל מים.

מים סולפטיים נחושתיים (CuSO ₄ ) (ללא מים במבנה הגבישי). וו. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). מקור: Wikimedia Commons.

זה משמש כחומר אנטיבקטריאלי במשך מאות שנים לריפוי פצעים בבני אדם ובעלי חיים. זה עובד גם כקוטל פטריות, כאמצעי מחלה, כתרופת נגד וכדי לשלוט על מחלות מעיים אצל בעלי חיים. הוא משמש גם כחומר נגד פטריות בצמחים.

עם זאת, חלק משימשיה הופסקו מכיוון שעודפיו יכולים להיות רעילים לבני אדם, לבעלי חיים וצמחים. טווח הריכוז בו ניתן להשתמש הוא צר ותלוי במין.

הוא משמש כזרז בתגובות כימיות וכמייבש חומרים לייצור ממסים. זה מאפשר לשפר את ההתנגדות והגמישות של חלק מהפולימרים.

כמויות מופרזות של תרכובת זו עלולות להזיק בקרקעות, מכיוון שהיא רעילה למיקרואורגניזמים המועילות לצמחים.

מִבְנֶה

נחושת סולפט מורכבת מיון נחושת (Cu ²⁺ ) ומיון סולפט (SO ₄ ^2- ).

מבנה יוני של גופרת נחושת (II). מחבר: מרילו סטאה.

בגלל אובדן של שני אלקטרונים, ליון הנחושת (II) יש קונפורמציה אלקטרונית הבאה:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

ניתן לראות שיש לו המסלול התלת-ממדי הלא שלם (יש לו 9 אלקטרונים במקום 10).

מִנוּחַ

• נחושת גופרתית נטולת מים
• נחושת (II) גופרתי
• קופריק סולפט

נכסים

מצב פיזי

מוצק לבן או ירקרק-לבן בצורת גבישים.

משקל מולקולרי

159.61 גרם / מול

נקודת המסה

ב -560 מעלות צלזיוס הוא מתפרק.

צְפִיפוּת

3.60 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

22 גרם / 100 גרם מים בחום של 25 מעלות צלזיוס. לא מסיס באתנול.

תכונות כימיות

כאשר הוא נתון ללחות אוויר מתחת ל 30 מעלות צלזיוס, הוא הופך לתרכובת הפנטהידראט CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

הפתרונות שלה מימיים הם כחולים כתוצאה מהיווצרותו של יון הקסאאוקאוקופר (II) ²⁺ המייצר צבע זה. ביון זה שתיים ממולקולות המים רחוקות מאטום המתכת מאשר הארבע האחרות.

מבנה מעוות של יון ה- Hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

הסיבה לכך היא מה שנקרא אפקט ג'אהן-טלר, שחוזה שמערכת מסוג זה תחווה את העיוות שנגרם מהעובדה של- Cu ²⁺ יש מבנה אלקטרוני המסתיים ב- d ⁹ , כלומר מסלול לא שלם (זה יהיה שלם אם יהיה d ¹⁰ ).

אם מוסיפים אמוניה (NH ₃ ) לפתרונות אלה נוצרים קומפלקסים בהם NH ₃ מרחיק ברציפות את מולקולות המים. הם נוצרים למשל מ- ²⁺ ל- ²⁺ .

כאשר CuSO ₄ מחומם לפירוק, הוא פולט גזים רעילים והופך לתחמוצת קופריק CuO.

להשיג

ניתן להשיג נחושת גופרתית נטולת מים באמצעות התייבשות מוחלטת של תרכובת הפנטהידראט, המושגת על ידי חימום אותה עד שמתאדות מולקולות המים.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O + חום → CuSO ₄ + 5 H ₂ O ↑

התרכובת הפנטהידרטית היא כחולה, כך שכאשר מי הגבישים הולכים לאיבוד מתקבל CuSO ₄ הלבן והלא-לבן.

יישומים

חלק מהשימושים שלה חופפים לזה של תרכובת הפנטהידרט. אחרים הם ספציפיים לחומר המים.

כחומר אנטיבקטריאלי

יש לו פוטנציאל כחומר מיקרוביאלי. הוא משמש במשך אלפי שנים, כולל בתרבויות דרום אמריקה ומרכז אמריקה, כדי למנוע זיהום פצעים באמצעות גזה ספוגה בתמיסה של תרכובת זו.

ההערכה היא כי במנגנון הפעילות האנטיבקטריאלית שלהם, יוני Cu ²⁺ יוצרים צ'לטים עם אנזימים החשובים לתפקודם התא של חיידקים, ובכך מבטל אותם. הם גם גורמים להיווצרות רדיקלים הידרוקסיליים OH, הפוגעים בקרומי החיידקים וב- DNA שלהם.

CuSO ₄ יכול לעבוד כנגד כמה חיידקים פתוגניים. מחבר: גרד אלטמן. מקור: Pixabay.

לאחרונה דווח כי עקבות של CuSO ₄ יכולים להגביר את הפעילות האנטי-מיקרוביאלית של מוצרים טבעיים העשירים בפוליפנולים, כמו תמציות רימון וחליטות של סוגים מסוימים של צמחי תה.

ביישומים וטרינריים

הוא משמש כאנטיספטי ומחץ למצב של ריריות וטיפול ב דלקת הלחמית ובדלקת ריאות חיצונית. הוא משמש לביצוע אמבטיות טיפוליות או מונעות מניעה, כדי למנוע ריקבון ברגליים של בקר, כבשים ויונקים אחרים.

הפתרונות המימיים של CuSO ₄ משמשים לריפוי פרסות הבקר. סופרים: אינגריד וסטפן מלישר. מקור: Pixabay.

זה משמש כחומר קאוסטי להמונים נמקיות בגפיים של בקר, כיבים בסטומטיטיס ורקמות גרגיריות של אלה. הוא משמש כקוטל פטריות בטיפול בגזזת ובמחלות פטרייתיות של העור.

הוא משמש גם כמרשם (סוכן להשראת הקאות) אצל חזירים, כלבים וחתולים; כאמצעי מחלה נגד עיכול נגד עגלים ולבקרת מונוליאזיס מעיים אצל עופות וטריכומוניאזיס אצל תרנגולי הודו.

כתוסף במזון לבעלי חיים

נחושת גופרתי שימשה כתוסף בכמויות קטנות מאוד להאכלת בקר, חזירים ועופות. הוא משמש לטיפול במחסור בנחושת אצל רומנים. במקרה של חזירים ועופות הוא משמש כמעורר צמיחה.

נחושת זוהתה כחיונית לביוסינתזה של המוגלובין של יונקים, מבנה לב וכלי דם, סינתזת קולגן עצם, מערכות אנזימים ורבייה.

כפי שהוזכר בסעיף הקודם זה יכול להינתן גם כתרופה למניעת מחלות. עם זאת, יש לעקוב מקרוב אחר רמות התוספים ו / או התרופות.

עופות וביציותיהם יכולות להיות מושפעות מעודף נחושת גופרת בתזונה. מחבר: Pexels. מקור: Pixabay.

מכמות מסוימת, התלויה בכל מין, יכולה להתרחש ירידה בצמיחה, אובדן תיאבון ומשקל, פגיעה באיברים מסוימים ואפילו מוות של בעלי חיים.

לדוגמה, בתרנגולות, תוספת של 0.2% ומעלה מפחיתה את צריכת המזון שלהן כתוצאה בירידה במשקל, ירידה בייצור הביצים ובעובי הקליפות שלהן.

ביישומים חקלאיים

במערכות ייצור אורגניות אסור להשתמש בקוטלי פטריות סינתטיים, רק מוצרים המבוססים על נחושת וגופרית מקובלים, כמו גופרת נחושת.

לדוגמה, פטריות מסוימות התוקפות צמחי תפוח, כמו Venturia inaequalis, נהרגות עם תרכובת זו. יונים של Cu ²⁺ עשויים לחשוב שהם מסוגלים להיכנס לנקב הפטרייתי, להפיץ את החלבונים ולחסום אנזימים שונים.

נחושת סולפט משמשת למאבק בכמה פטריות התוקפות תפוחים. Algirdas בכתובת lt.wikipedia / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

חשיבות הנחושת בצמחים

האלמנט נחושת חשוב בתהליכים פיזיולוגיים של צמחים כמו פוטוסינתזה, נשימה והגנה מפני נוגדי חמצון. גם המחסור באלמנט זה והעודף שלו מייצרים מיני חמצן תגוביים המזיקים למולקולות ולמבנים שלהם.

טווח ריכוזי הנחושת לצמיחה והתפתחות מיטבית של הצמח הוא צר מאוד.

השפעות שליליות על החקלאות

כאשר משתמשים במוצר זה בעודף בפעילות חקלאית הוא יכול להיות פיטוטוקסי, לגרום להתפתחות מוקדמת של פירות ולשינוי צבעם.

בנוסף, נחושת מצטברת באדמה והיא רעילה למיקרואורגניזמים ותולעי אדמה. זה מתנגש עם המושג חקלאות אורגנית.

למרות שמשתמשים ב- CuSO ₄ בחקלאות אורגנית זה יכול להזיק לתולעי אדמה. מחבר: פטרישיה מיין דגבה. מקור: Pixabay.

בקטליזה של תגובות כימיות

CuSO ₄ נטול מים משמש כזרז לתגובות שונות של תרכובות קרבוניל אורגניות עם דיולות או אפוקסידות שלהם, ויוצרים דיוקסולנים או אצטונידים. הודות לתרכובת זו, ניתן לבצע תגובות בתנאים קלים.

דוגמה לתגובה בה CuSO ₄ נטול מים משמש כזרז. מחבר: מרילו סטאה.

עוד דווח כי פעולתו הקטליטית מאפשרת התייבשות של אלכוהולים משניים, שלישיים, בנזיליים ואליליוניים לאולפינים המקבילים להם. התגובה מתבצעת בפשטות רבה.

האלכוהול הטהור מחומם יחד עם CuSO ₄ נטול המים בטמפרטורה של 100-160 מעלות צלזיוס למשך זמן של 0.5-1.5 שעות. התוצאה היא התייבשות האלכוהול והאולפין מזוקק טהור מתערובת התגובה.

התייבשות של אלכוהול על ידי נחושת נטולת מים (II) גופרת. מחבר: מרילו סטאה.

כחומר התייבשות

תרכובת זו משמשת במעבדות כימיה כיבוש. הוא משמש להתייבשות נוזלים אורגניים כמו ממסים. הוא סופג מים ויוצר את תרכובת הפנטהידראט CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

כאשר ה- CuSO ₄ הלבן והלא- מים סופג מים הוא ממיר לתרכובת הפנטהידראט הכחולה CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

לשיפור פולימרים

CuSO ₄ נטול מים שימש לשיפור תכונותיהם של פולימרים מסוימים תוך מתן אפשרות למחזור.

לדוגמה, חלקיקים של התרכובת באצטון היו מעורבבים עם גומי אקרילוניטריל-בוטדיאן בטחנה מיוחדת, בניסיון להפוך את חלקיקי CuSO ₄ לקטנים ביותר.

נחושת גופרטית משפרת את נקודות ההדבקה של הפולימר ויוצרת תערובת עם חוזק, קשיות וגמישות מפתיעה.

ביישומים טיפוליים שהופסקו

בעבר שימשו תמיסות גופרטיות מנחושת לשטיפת קיבה כאשר מישהו סבל מהרעלת זרחן לבן. עם זאת, הפתרון הוחלף מייד כדי להימנע מהרעלת נחושת.

תמיסות של תרכובת זו שימשו גם יחד עם חומרים אחרים ליישומים מקומיים על כוויות עור זרחן.

לפעמים הם שירתו בסוגים מסוימים של אנמיה תזונתית אצל ילדים ובמחסור נחושת אצל נבדקים שקיבלו תזונה parenteral, כלומר אנשים שאינם יכולים להזין את עצמם דרך הפה.

תחליבים מסוימים לאקזמה, דחיפה, ובין טריטיגו הכילו CuSO ₄ . הפתרונות שימשו כאמצעי דלקת בעיניים. לפעמים הגבישים הוחלו ישירות על כוויות או כיבים.

כל היישומים הללו כבר לא מבוצעים בגלל הרעילות שעודף תרכובת זו יכולה לגרום.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). נחושת גופרתית. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (עורכת) (2003). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה. 85 ^ה CRC Press.
3. מונטג, ג'יי ואח '. (2006). מחקר in vitro על פעילויות לאחר זיהום של הידרוקסיד נחושת וגופרת נחושת נגד קונידיאה של Venturia inaequalis. ג'יי אגריק. Food Chem. 2006, 54, 893-899. התאושש מ- link.springer.com.
4. הולוואי, AC ואח '. (2011). שיפור פעילויות אנטי-מיקרוביאליות של תה לבן מלא ומחולק על ידי תוספת של נחושת (II) סולפט וויטמין C כנגד Staphylococcus aureus; גישה מכניסטית. השלמת BMC משלימה אלטרנטיבית 11, 115 (2011). התאושש מ- bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. צאנז, א 'ואח'. (2018). מנגנון ספיגת נחושת של הובלות COPT עם זיקה גבוהה Arabidopsis thaliana. פרוטופלזמה 256, 161-170 (2019). התאושש מ- link.springer.com.
6. גרימינגר, פ '(1977). השפעת סולפט נחושת על ייצור ביצים ועובי הקליפה. מדעי העופות 56: 359-351, 1977. נשלח מ- academic.oup.com.
7. Hanzlik, RP ו- Leinwetter, M. (1978). תגובות של אפוקסידים ותרכובות קרבוניל מנותזות על ידי נחושת גופרתית נטולת מים. ג'יי אורג. Chem., Vol.43, No.3, 1978. התאושש מ- pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). דרישת נחושת לדיאטות מטוהרות עם חזירים לתינוקות. כתב העת לתזונה, כרך 109, גיליון 6, יוני 1979, עמודים 939-948. התאושש מ- academic.oup.com.
9. הופמן, RV ואח '. (1979). נחושת נטולת מים (II) סולפט: זרז יעיל להתייבשות שלב נוזלים של אלכוהולים. ג'יי אורג. Chem., 1980, 45, 917-919. התאושש מ- pubs.acs.org.
10. שאו, סי ואח '. (2018). עוצמת מתיחה משופרת של גומי אקרילוניטריל-בוטדיאן / מרוכבים נחושת גופרתית נחושת שהוכנה על ידי קישור תיאום בין חוליות. פולים. שׁוֹר. 76, 1435-1452 (2019). התאושש מ- link.springer.com.
11. Betts, JW et al. (2018). אנטיבקטריאליות רומן: אלטרנטיבות לאנטיביוטיקה מסורתית. נְחוֹשֶׁת. בהתקדמות בפיזיולוגיה מיקרוביאלית. התאושש מ- sciencedirect.com
12. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.
13. אתרי גוגל. הכינו סולפט נחושת נטול מים. בפרדוקס כימיה ביתית. התאושש מ- sites.google.com.