RÉZ-SZULFÁT (CUSO4): SZERKEZETE, TULAJDONSÁGAI, ELŐÁLLÍTÁSA, FELHASZNÁLÁSA - KÉMIA - 2026

A réz-szulfát egy szervetlen vegyület, amely a következőkből áll: réz (Cu), kén (S) és oxigén (O). Kémiai képlete CuSO ₄. A réz oxidációs állapota +2, kén +6, az oxigén valenciája -2.

Fehér szilárd anyag, amely a környezet páratartalmának kitéve kék pentahidrátjává válik (CuSO _{4 •} 5H ₂ O.). A fehér szilárd anyagot a kék melegítésével nyerik a víz eltávolítása céljából.

Vízmentes réz-szulfát (CuSO ₄) (kristályszerkezetében víz nélkül). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Forrás: Wikimedia Commons.

Antibakteriális szerként évszázadok óta használják az emberek és állatok sebeinek gyógyítására. Fungicidként, összehúzóként, antidiarrhealként és az állatok bélbetegségeinek leküzdésére is működik. A növényekben gombaellenes szerként is használják.

Néhány felhasználását azonban abbahagyták, mivel feleslege mérgező lehet az emberekre, az állatokra és a növényekre. A koncentrációtartomány, amelyben felhasználható, szűk és fajtól függ.

Katalizátorként használják kémiai reakciókban és szárítószerként oldószerekhez. Ez lehetővé teszi egyes polimerek ellenállásának és rugalmasságának javítását.

A vegyület túlzott mennyisége káros lehet a talajban, mivel mérgező a növényekre nézve előnyös mikroorganizmusokra.

Szerkezet

A réz-szulfát rézionból (Cu ²⁺) és egy szulfát ionból (SO ₄ ²) áll.

A réz (II) -szulfát ionszerkezete. Szerző: Marilú Stea.

Két elektron vesztesége miatt a réz (II) ion elektronkonformációja a következő:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Látható, hogy nem teljes 3D-s pályája van (10 elektron helyett 9 elektron van).

Elnevezéstan

• Vízmentes réz-szulfát
• Réz (II) -szulfát
• Réz-szulfát

Tulajdonságok

Fizikai állapot

Fehér vagy zöldesfehér szilárd anyag kristályok formájában.

Molekuláris tömeg

159,61 g / mol

Olvadáspont

560 ° C-on bomlik.

Sűrűség

3,60 g / cm ³

Oldhatóság

22 g / 100 g víz 25 ° C-on. Etanolban nem oldódik.

Kémiai tulajdonságok

30 ° C alatti légnedvességnek kitéve a CuSO _{4 •} 5H ₂ O pentahidrátvegyületté válik.

Vizes oldatai kék színűek, mivel létrejön a hexaacuocopper (II) ²⁺ ion, amely az említett színeződést eredményezi. Ebben az ionban a vízmolekulák közül kettő távolabb van a fématomtól, mint a másik négy.

A hexaacuocopper (II) ²⁺ ion deformált szerkezete. Benjah-bmm27 / Nyilvános. Forrás: Wikimedia Commons.

Ennek oka az úgynevezett Jahn-Teller-effektus, amely azt jósolja, hogy az ilyen típusú rendszerek tapasztalják a torzítást, amelyet az okoz, hogy a Cu ²⁺ elektronikus struktúrájának vége ⁹ d-vel fejeződik be, vagyis egy nem teljes körüli pályára (akkor teljes lenne, ha d ¹⁰ lenne.

Ha az ammónia (NH ₃) adunk hozzá, hogy ezeket a megoldásokat, komplexek keletkeznek, amelyek NH ₃ egymást követően kiszorítja a vízmolekulák. Ezek például ² és ^{2 között} vannak kialakítva.

Amikor a CuSO ₄ felmelegszik, hogy bomlik, mérgező gázokat bocsát ki, és réz-oxid CuO-rá alakul.

beszerzése

A vízmentes réz-szulfátot a pentahidrátvegyület teljes dehidratálásával nyerhetjük, amelyet melegítéssel érhetünk el, amíg a vízmolekulák elpárolognak.

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

A pentahidrált vegyület kék, tehát amikor a kristályosodási víz elveszik, a fehér vízmentes CuSO _4- t kapjuk.

Alkalmazások

Néhány felhasználása átfedésben van a pentahidrátvegyülettel. Mások a vízmentes anyagokra jellemzőek.

Antibakteriális szerként

Antimikrobiális szerként rejlik. Évezredek óta használják, ideértve a dél- és közép-amerikai kultúrákat is, a vegyületek oldatába átitatott gézzel történő sebfertőzés megelőzésére.

Becslések szerint antibakteriális aktivitásuk mechanizmusában a Cu ²⁺ -ionok enzimekkel kelátokat képeznek, amelyek kulcsfontosságúak a baktériumok sejtfunkciói számára, deaktiválva őket. Elősegítik az OH • hidroxilgyökök képződését is, amelyek károsítják a baktériumok membránjait és azok DNS-ét.

A CuSO ₄ képes kezelni egyes patogén baktériumokat. Szerző: Gerd Altmann. Forrás: Pixabay.

Nemrég arról számoltak be, hogy a CuSO ₄ nyomai növelhetik a polifenolokban gazdag természetes termékek, például gránátalma kivonatok és egyes teafajták infúzióinak antimikrobiális hatását.

Állat-egészségügyi alkalmazásokban

Fertőtlenítőként és zsugorító szerként alkalmazzák a nyálkahártyákat, valamint kötőhártya-gyulladás és külső otitis kezelésére. Terápiás vagy profilaktikus fürdő elvégzésére használják, hogy elkerüljék a szarvasmarha, a juh és más emlősök lábainak rothadását.

A CuSO ₄ vizes oldatát használják a szarvasmarha-sarok gyógyítására. Szerzők: Ingrid und Stefan Melichar. Forrás: Pixabay.

Maró hatású a szarvasmarha végtagjain fellépő nekrotikus tömegek, sztomatitisz fekélyek és ezek szemcsés szövete szempontjából. Gombaölő szerként használják a körgyűrű és a bőr gombás betegségeinek kezelésében.

Hányingerként (hányást kiváltó szerként) alkalmazzák sertésekben, kutyákban és macskákban is; diarrhealáscsökkentő hatású borjak számára, valamint baromfi bél moniliasis és pulykák trichomoniasis kezelésére.

Kiegészítőként takarmányban

A réz-szulfátot nagyon kis mennyiségben használják kiegészítőként szarvasmarha, sertés és baromfi etetésére. A kérődzők rézhiányának kezelésére szolgál. Sertések és baromfi esetében növekedést serkentő szerként használják.

A réz elengedhetetlennek bizonyult az emlősök hemoglobin-bioszintézisében, a szív-érrendszer szerkezetében, a csont kollagén szintézisében, az enzimrendszerekben és a szaporodásban.

Az előző szakaszban említettek szerint betegség-ellenes gyógyszerként is adható. A kiegészítő és / vagy gyógyszeres szinteket azonban szorosan ellenőrizni kell.

A baromfit és tojásait táplálkozásuk során befolyásolhatja a felesleges réz-szulfát. Szerző: Pexels. Forrás: Pixabay.

Egy bizonyos mennyiségtől függően, amely az egyes fajoktól függ, növekedést csökkenthet, étvágytalanságot és súlyt okozhat, bizonyos szerveket károsíthat, és akár az állatok elpusztulhatnak.

Például csirkékben a 0,2% vagy annál nagyobb kiegészítés csökkenti táplálékfelvételüket, következésképpen súlycsökkenéssel, a tojástermelés és a héj vastagságának csökkenésével.

Mezőgazdasági alkalmazásokban

Az ökológiai termelési rendszerekben nem szabad szintetikus fungicideket használni, csak a réz és kén alapú termékek, például a réz-szulfát elfogadhatók.

Például egyes alma növényeket támadó gombákat, például a Venturia inaequalis-t megölik ezzel a vegyülettel. Úgy gondolják, hogy a Cu ²⁺ ionok képesek bejutni a gombás spóra, denaturálni a fehérjéket és blokkolni a különféle enzimeket.

A réz-szulfátot az almákat támadó gombák leküzdésére használják. Algirdas a lt.wikipedia-ban / nyilvános. Forrás: Wikimedia Commons.

A réz fontossága a növényekben

A réz elem fontos szerepet játszik a növények élettani folyamataiban, mint például a fotoszintézis, a légzés és az antioxidánsok elleni védekezés. Mind az elem hiánya, mind annak feleslege olyan reaktív oxigéncsoportokat hoz létre, amelyek károsak molekuláikra és szerkezetükre.

A rézkoncentráció tartománya az optimális növénynövekedéshez és fejlődéshez nagyon szűk.

Káros hatások a mezőgazdaságra

Ha ezt a terméket túlzott mértékben használják mezőgazdasági tevékenységekben, fitotoxikus lehet, a gyümölcsök idő előtti fejlődését okozhatja és megváltoztathatja színét.

Ezenkívül a réz felhalmozódik a talajban és mérgező a mikroorganizmusokra és a földigilisztákra. Ez ellentmond a biogazdálkodás fogalmának.

Noha a CuSO _4- et biogazdálkodásban használják, ártalmas lehet a földigilisztákra. Szerző: Patricia Maine Degrave. Forrás: Pixabay.

A kémiai reakciók katalizálásában

Vízmentes CuSO ₄ szolgál katalizátorként különböző reakciók szerves karbonilvegyületek diolokkal vagy azok epoxidok, alkotó dioxolánok vagy acetonidok. Ennek a vegyületnek köszönhetően a reakciók enyhe körülmények között is végrehajthatók.

Példa egy reakció, amelyben vízmentes CuSO ₄ katalizátorként hat. Szerző: Marilú Stea.

Azt is közölték, hogy katalitikus hatása lehetővé teszi a szekunder, tercier, benzil- és allil-alkoholok dehidratálását a megfelelő olefinekké. A reakciót nagyon egyszerűen hajtjuk végre.

A tiszta alkohol melegítjük együtt vízmentes CuSO ₄ hőmérsékleten 100-160 ° C-on egy időben a 0,5-1,5 óra. Ennek eredményeként az alkohol dehidrálódik, és az olefint a reakcióelegyből tiszta desztillációval végezzük.

Alkohol dehidratálása vízmentes réz (II) -szulfáttal. Szerző: Marilú Stea.

Dehidratáló szerként

Ezt a vegyületet a kémiai laboratóriumokban szárítószerként használják. Szerves folyadékok, például oldószerek dehidratálására használják. Felszívja a vizet, és így képződik a CuSO _{4 •} 5H ₂ O pentahidrátvegyület.

Amikor a fehér vízmentes CuSO ₄ abszorbeálja a vizet, akkor a kék pentahidrát vegyületté CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Forrás: Wikimedia Commons.

A polimerek javítása

A vízmentes CuSO _4- t arra használják, hogy javítsák bizonyos polimerek tulajdonságait, miközben lehetővé teszik azok újrahasznosíthatóságát.

Például a vegyület részecskéit acetonban összekeverték akrilnitril-butadién kaucsukkal egy speciális malomban, megpróbálva a CuSO ₄ részecskéket nagyon kicsivé tenni.

A réz-szulfát javítja a polimer kötési pontjait, nagy szilárdságú, keménységű és meglepő rugalmasságú keveréket képezve.

Megszakított terápiás alkalmazások esetén

A múltban réz-szulfát oldatokat használták a gyomormosáshoz, amikor valaki fehér foszformérgezésben szenvedett. Az oldatot azonban azonnal keverjük, hogy elkerüljük a rézmérgezést.

Ennek a vegyületnek az oldatát és más anyagokat együtt alkalmaztak a foszforos bőrégés helyi kezelésére.

Időnként táplálkozási vérszegénység bizonyos formáiban szolgáltak gyermekeknél és rézhiány esetén olyan betegeknél, akik parenterális táplálkozást kaptak, azaz olyan embereknél, akik nem tudják szájon át táplálkozni.

Bizonyos ekcéma, impetiigo és intertrigo krémek CuSO _{4-et tartalmaztak}. Az oldatokat zsugorító szerekként használták a szemfertőzésekben. Időnként a kristályokat közvetlenül égési sérülésekre vagy fekélyekre alkalmazták.

Ezeket az alkalmazásokat már nem folytatják annak a toxicitásnak köszönhetően, amelyet ennek a vegyületnek a feleslege okozhat.

Irodalom

1. Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Rézszulfát. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
2. Lide, DR (szerkesztő) (2003). CRC kémia és fizika kézikönyve. 85 ^-én CRC Press.
3. Montag, J. és mtsai. (2006). In Vitro tanulmány a réz-hidroxid és a réz-szulfát utófertőző tevékenységeiről a Venturia inaequalis Conidia ellen. J. Agric. Food Chem., 54, 893-899 (2006). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
4. Holloway, AC et al. (2011). A teljes és részben frakcionált fehér tea antimikrobiális hatásának fokozása réz (II) -szulfát és C-vitamin hozzáadásával a Staphylococcus aureus ellen; egy mechanikus megközelítés. BMC kiegészítés Altern Med 11, 115 (2011). Helyreállítva a bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com webhelyről.
5. Sanz, A. és mtsai. (2018). Az Arabidopsis thaliana nagy affinitású COPT transzporterek rézfelvételi mechanizmusa. Protoplasm 256, 161-170 (2019). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
6. Griminger, P. (1977). A réz-szulfát hatása a tojástermelésre és a héj vastagságára. Poultry Science 56: 359-351 (1977). Beolvasva az Acade.oup.com webhelyről.
7. Hanzlik, RP és Leinwetter, M. (1978). Vízmentes réz-szulfát által katalizált epoxidok és karbonilvegyületek reakciói. J. Org. Chem., Vol.43, 3. szám, 1978. Rehabilitáció a pubs.acs.org webhelyről.
8. Okonkwo, AC et al. (1979). A tisztított diéták táplálékára vonatkozó réz követelmény. A Journal of Nutrition, 109. kötet, 6. szám, 1979. június, 939–948. Helyreállítva az Acade.oup.com webhelyről.
9. Hoffman, RV et al. (1979). Vízmentes réz (II) -szulfát: Hatékony katalizátor az alkoholok folyékony fázisú dehidrációjára. J. Org. Chem., 45, 917-919 (1980). Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.
10. Shao, C. et al. (2018). Javított szakítószilárdsága az akrilnitril-butadién-gumi / vízmentes réz-szulfát kompozitoknak, összekapcsolással keresztkötéssel készítve. Polym. Bika. 76, 1435-1452 (2019). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
11. Betts, JW et al. (2018). Új antibakteriális szerek: A hagyományos antibiotikumok alternatívái. Réz. A mikrobiológiai élettan terén. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről
12. Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
13. Google Webhelyek. Készítsen vízmentes réz-szulfátot. In Paradox Home Chemistry. Helyreállítva a sites.google.com webhelyről.