- מִבְנֶה
- מִנוּחַ
- נכסים
- מצב פיזי
- משקל מולקולרי
- נקודת המסה
- צְפִיפוּת
- מְסִיסוּת
- תכונות כימיות
- להשיג
- יישומים
- במזון לבעלי חיים
- בסינתזה של חלקיקים
- במחקרים להדברה
- בבדים מוליכים חשמליים
- השפעות על הסביבה
- הפניות
Pentahydrate נחושת גופרתית היא תרכובת אורגנית המורכבת של נחושת אלמנטים (Cu), גופרית (S), חמצן (O) ומים (H 2 O). הוא מכיל יוני נחושת (II) (Cu 2+ ) וסולפט (SO 4 2- ). הנוסחה הכימית שלה היא CuSO 4 • 5H 2 O.
בטבע הוא יוצר את המינרל כלקנטיט או קלקנטיט, המכונה גם כלקלאז או קלקלסה. זהו מוצק גבישי כחול.
קריסטל של נחושת גופרתי פנטהידראט CuSO 4 • 5H 2 O. מחבר: Überraschungsbilder. מקור: Wikimedia Commons.
הוא משמש כתוסף מזון עבור בעלי חיים מסוימים כמו רומנים, חזירים ועופות. בחקלאות הוא משמש כחומר הדברה. בפעילות כרייה היא מאפשרת לשחזר מתכות אחרות.
בשל הגוון הכחול שלה, הוא משמש לצביעת בדים ומתכות. הוא שימש להפקדת נחושת מתכתית על סיבי תאית כדי להשיג בדים מוליכים חשמליים. הוא משמש גם להכנת חלקיקים של נחושת ותחמוצות שלו, עם מגוון יישומים.
בריכוזים גבוהים זה יכול להיות רעיל לצומח ולצומח, מסיבה זו הוא משמש לעתים למיגור מזיקים (בעלי חיים או צמחים) מסביבות מימיות כמו לגונות ובריכות טבעיות.
מִבְנֶה
תרכובת זו נוצרת על ידי היסוד הנחושת במצבו החמצון +2 והאיון הגופרתי. לאחרון יש אטום גופרית עם ערכיות +6 המוקף בארבעה אטומי חמצן, כל אחד עם Valence -2. באופן זה, ליון הגופרתי שני מטענים שליליים.
יש לו גם 5 מולקולות מים במבנה שלה. באיור שלהלן תוכלו לראות כיצד האטומים השונים מסודרים בגביש.
מבנה CuSO 4 • 5H 2 O. מחבר: Smokefoot. מקור: Wikimedia Commons.
Cu 2+ (כדורים כתומים) מתואם בו זמנית עם 4 מולקולות של H 2 O (חמצן = אדום; מימן = לבן) ועם 2 אטומי חמצן של SO 4 2- (גופרית = צהוב). באיור אחת ממולקולות ה- H 2 O נמצאת בחופש לכאורה אך היא חלק מהמבנה הגבישי.
מִנוּחַ
מינרל כלקנטיט CuSO 4 • 5H 2 O. מחבר: Archaeodontosaurus. מקור: Wikimedia Commons.
- פנטהידרט נחושת גופרתי
- נחושת (II) סובלת מפנטהידרט
- כחול-ג'ק
- אבן כחולה (מאנגלית כחול אבן)
- כלקנטיט, קלקנטיט, כלקלייס או קלקלס
נכסים
מצב פיזי
מוצק גביש כחול.
משקל מולקולרי
249.686 גרם / מול
נקודת המסה
כשהוא מגיע ל 110 מעלות צלזיוס, הוא מתפרק.
צְפִיפוּת
2,286 גרם / ס"מ 3
מְסִיסוּת
מסיסים במים: 22.0 גרם / 100 גרם מים בחום של 25 מעלות צלזיוס. מסיס במתנול (CH 3 OH). מסיס מעט באתנול (CH 3 CH 2 OH).
תכונות כימיות
תרכובת זו, כאשר היא באה במגע עם מים, מתמוססת ויוצרת את היונים Cu 2+ ו- SO 4 2- . המסיסות במים פוחתת משמעותית אם קיימת חומצה גופרתית במים.
H 2 SO 4 מספק SO 4 2- יוני ונוכחותו מייצרת את האפקט "יון משותף", מכיוון שיון זה קיים בפנטהידראט נחושת. פירוש יכול להתבטא כך:
CuSO 4 • 5H 2 O (מוצק) + מים ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + מים
לפיכך, אם חומצת הגופרית SO 4 2- כבר קיימת בתמיסה , שיווי המשקל נעה שמאלה, כלומר לכיוון היווצרות המוצק וכך יורדת המסיסות.
להשיג
אחת הדרכים להשיג פנטהידראט נחושת גופרתית היא על ידי המסת המלאכיט המינרלי בתמיסת חומצה גופרתית מימית (H 2 SO 4 ) בטמפרטורה מבוקרת. המלכיט מכיל Cu 2 (OH) 2 CO 3 עם זיהומים אחרים, כמו ברזל.
תמיסת הנחושת הטמאה (II) מטופלת במי חמצן (H 2 O 2 ) כדי להבטיח שזיהומי הברזל (II) (Fe 2+ ) יומרו לברזל (III) (Fe 3+ ). זה האחרון זורק בצורה של הידרוקסיד ברזלי (Fe (OH) 3 ) באמצעות נתרן הידרוקסיד (NaOH).
משקע משמעו שנוצרים בתמיסה חלקיקים של מוצק בלתי-מסיס שנופל לתחתית המיכל המכיל אותו.
הופעה של פתרון מרוכז של CuSO 4 • 5H 2 O. מחבר: PublicDomainPictures. מקור: Pixabay.
התערובת המתקבלת מסוננת כדי להסיר את Fe (OH) 3 המוצק ואת הנוזל הנותר מטפלים באתנול (C 2 H 5 OH), מתנול (CH 3 OH) או חומצה גופרתית כדי לזרז את כל יוני ה- Cu 2+ כ של CuSO 4 • 5H 2 O.
כאשר מוסיפים אתנול למשל יש פחות מים זמינים כך שהיונים Cu 2+ ו- SO 4 2- נמצאים בתמיסה ונוטים להיקשר זה לזה. זה משמש כמייבש. ככל שתוסיפו יותר אתנול, כך הוא יציב יותר.
ניתן לשחזר את המוצקים המשקעים לטיהור. לשם כך הוא מומס במים בטמפרטורה של 80-90 מעלות צלזיוס ואז מקוררים את הפתרון ל 25-30 מעלות צלזיוס. תרכובת הפנטהידראט שופכת מחדש והזיהומים נשארים בתמיסה.
יישומים
יש לו מגוון רחב של יישומים מסחריים.
בחקלאות הוא משמש כחומר הדברה, הדברה, קוטל עשבים, קוטל פטריות, קוטל חיידקים ותוסף אדמה. בטיפולים וטרינריים הוא משמש כאנטלנטיה, קוטל פטריות וכמרפא (כדי לגרום להקאות).
הוא משמש כפיגמנט כחול או ירוק בצבעים וצבעים, כמצב לצביעת בדים ומתכות. גם כטונר להדפסת תמונות וכמגיב להגברת השליליות.
הוא משמש בפעילות כרייה כמתקן הנפקה להתאוששות אבץ ועופרת. הוא משמש לייצור תרכובות נחושת אחרות, הוא משמש בשיזוף עור ולשימור עץ.
במזון לבעלי חיים
תרכובת זו משמשת בתזונה של חזירים בכמויות קטנות מאוד כמקדם גידול, במיוחד בשלב שלאחר הגמילה. המנגנון שבאמצעותו השפעה זו אינו ידוע עדיין.
יש חוקרים הטוענים כי זה מצמצם את אוכלוסיית החיידקים הפתוגניים או המזיקים במעי בעלי החיים וכתוצאה מכך מעדיף את גידולם.
בעזרת CuSO 4 • 5H 2 O, ניתן לקדם את פיתוח החזירים הנגועים. מחבר: MabelAmber. מקור: Pixabay.
חוקרים אחרים מצביעים על כך שהיא משפרת את בריאות המעיים של בעלי חיים אלה, אולם מחקרים מסוימים מצביעים על כך שהזרקת נחושת תוך ורידית משפרת את גידולם.
הוא שימש לאותה מטרה גם בעופות, ושימש כמחסור בנחושת אצל נמלים.
בסינתזה של חלקיקים
נחושת סולפט פנטהידראט שימשה להשגת חלקיקים חלקיקים מעורבים של נחושת ותחושת נחושת (I) (Cu / Cu 2 O).
חלקיקים ננו הם מבנים קטנים במיוחד שניתן לראות רק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים.
אבקת Cu / Cu 2 O בצורת ננו-חלקיקי משמשת בקטליזה או בהאצה של תגובות כימיות, במוליכים למחצה ובחומרים אנטי-מיקרוביאליים, בין יישומים אחרים.
במחקרים להדברה
CuSO 4 • 5H 2 O שימש בניסויים להערכת רעילותו כלפי חלזונות מזן Pomacea canaliculata.
אלה רכיכות ילידי האזורים הטרופיים של דרום אמריקה המאכלסים מערכות אקולוגיות מסוגים שונים, החל מביצות ולגונות ועד אגמים ונהרות.
הם נחקרים מכיוון שחלק מהטפילים האנושיים מארחים כמו Schistosoma mansoni (טרמטודה הגורמת למחלת בילהרציה). חלזונות יכולים גם להזיק לגידולים חקלאיים באזורים מוצפים.
פגזים של החלזונות Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). מקור: Wikimedia Commons.
ביצים שהופקדו על ידי חלזונות על צמח מימי. חלזונות אלה הם לפעמים מזיקים שניתן לשלוט באמצעות CuSO 4 • 5H 2 O. Shan Lv, המכון הלאומי למחלות טפיליות / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). מקור: Wikimedia Commons.
על פי המחקרים שנסקרו, תמיסות מימיות של פנטהידראט נחושת גופרת הן רעילות ביותר לשבלולים אלה, כך שניתן להשתמש בתרכובת זו בכדי לחסל את הרכיכה מאזורים שורצים.
על פי כמה מחקרים, הסיבה לכך היא שלשבלול אין כל צורך ביון הנחושת, ולכן פשוט מגע עם יון זה יספיק למותה של החיה.
בבדים מוליכים חשמליים
תרכובת זו שימשה להשגת חומרי טקסטיל עם חיישני חשמל משולבים. סוג זה של בד משמש במכשירי אחסון חשמל, חיישני לחץ, גלאי פוטו ומסכים פולטי אור.
כדי להשיג בדים מוליכים חשמליים, סיבי תאית ארוגה חצי סינתטית המכונה "Lyocell" מצופים בנחושת מתכתית. הציפוי מתבצע באופן לא אלקטרוליטי החל מתמיסה של CuSO4 • 5H2O ותרכובות כימיות עזר אחרות.
סיבי Lyocell. בד מסוג זה שימש בבדיקות ציפוי נחושת. דוברוז'ינסקי / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). מקור: Wikimedia Commons.
הבד המתקבל בדרך זו יכול להעביר אות חשמלי גם בתנאי עיוות או מתיחה תוך שמירה על מוליכות גבוהה.
השפעות על הסביבה
כפי שהוסבר בעבר, CuSO 4 • 5H 2 O, כשהוא מומס במים, מייצר את היון הנחושת (II).
למרות שנחושת חיונית בריכוזים נמוכים לפעילותם התאית של יצורים חיים, בריכוזים גבוהים זה יכול להיות רעיל ואף לגרום למוות.
לפיכך, הימצאות יון כאמור בסביבה מהווה סיכון לבעלי חיים וצמחים. במערכות אקולוגיות מימיות הוא יכול להצטבר ביולוגית ביצורים חיים ובשרשרת המזון ולגרום נזק.
CuSO 4 • 5H 2 O יכול להזיק לסביבות מימיות. מחבר: JamesDeMers. מקור: Pixabay.
למעשה, בהתנסויות מסוימות נמצא כי הזיהום של סביבות מימיות עם פנטהידרט נחושת גופרתי גורם לביום המסה של צמחים מימיים מסוימים.
מה שאומר שצמחים גדלים פחות בנוכחות המלח הזה בריכוזים גבוהים.
הפניות
- Lide, DR (עורכת) (2003). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה. 85 ה CRC Press.
- Kokes, H. et al. (2014). פירוק נחושת וברזל מעפרות מלכיט ומשקעים של פנטהידראט נחושת על ידי תהליך כימי. מדע וטכנולוגיה הנדסית, כתב עת בינלאומי. 2014; 17 (1): 39-44. התאושש מ- sciencedirect.com.
- Alves de Azevedo B., JP ו- Peixoto, MN (2015). הפחתה ביומסה של סלוויניה מוליסטה שנחשפה לפנטהידראט נחושת ( CuSO 4 .5H 2 O). הכמרית הסביבה. מים 2015; 10 (3): 520-529. התאושש מ- doaj.org.
- Root, W. et al. (2019). חיישן מתיחת טקסטיל גמיש המבוסס על בד תאית מסוג Lyocell מצופה נחושת. פולימרים 2019, 11, 784. התאושש מ- mdpi.com.
- פיטלי, רא ואח '. (2008). רעילות חריפה של נחושת גופרתי ותמצית מימית של עלי נים מיובשים על חלזונות (Pomacea canaliculata). Acta Sci. Biol. Sci. 2008; 30 (2): 179-184. התאושש מ- doaj.org.
- Badawy, SM et al. (2015). סינתזה, אפיון ופעילות קטליטית של חלקיקים Cu / Cu2O שהוכנו במדיום מימי. עלון הנדסה לתגובה כימית וקטליזה. 2015; 10 (2): 169-174. התאושש מ- doaj.org.
- Justel, FJ et al (2014). מסיסות ותכונות פיסיקליות של תמיסות רוויות במימן נחושת גופרת + חומצה גופרתית + מערכת מי ים בטמפרטורות שונות. כתב העת להנדסה כימית ברזילאי. 2015; 32 (3): 629-635. התאושש מ- doaj.org.
- פארק, מ.ס וקים, ב.ג. (2016). מסיסות במבחנה של נחושת (II) סולפט ודיקופר כלוריד טריהידרוקסיד לחזירים. אוסטרלים אסייתים. ג. אנים. מדע מדעי 2016; 29 (11): 1608-1615. התאושש מ- doaj.org.
- הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). פנטהידרט נחושת גופרתי. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- ויקיפדיה (2020). כלקנתיט. התאושש מ- en.wikipedia.org.