Sulfato de cobre pentahidratado: estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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o sulfato de cobre pentahidratado é um composto inorgânico formado pelos elementos cobre (Cu), enxofre (S), oxigênio (O) e pela água (H₂OU). Contém íons cobre (II) (Cu²⁺) e sulfato (SO₄^2-) Sua fórmula química é CuSO_4•5h₂OU.

Na natureza é encontrada formando o mineral calcantita ou calcantita, também chamada de calclase ou calclasse. É um sólido cristalino azul.

É utilizado como suplemento alimentar para alguns animais, como ruminantes, porcos e aves. Na agricultura, serve como pesticida. Nas atividades de mineração permite recuperar outros metais.

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

Em altas concentrações, pode ser tóxico para a fauna e a flora, portanto, às vezes é 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 o ânion sulfato. O último tem um átomo de enxofre com valência +6 rodeado por quatro átomos de oxigênio, cada um com valência -2. Desta forma, o íon sulfato tem duas cargas negativas.

Também possui 5 moléculas de água em sua estrutura. Na figura a seguir você pode ver como os vários átomos estão organizados no cristal.

The CU²⁺ (esferas laranja) é coordenado simultaneamente com 4 moléculas H₂O (oxigênio = vermelho; hidrogênio = branco) e com 2 átomos de oxigênio de SO₄^2- (enxofre = amarelo). Na figura, uma das moléculas de H₂Ou está em aparente liberdade, mas faz parte da estrutura cristalina.

Nomenclatura

Sulfato de cobre pentahidratado
Sufato de cobre (II) pentahidratado
Bluejack
Pedra azul (do inglês pedra azul)
Calcantita, calcantita, calclase ou calclase

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino azul.

Peso molecular

249,686 g / mol

Ponto de fusão

Ao atingir 110 ºC, ele se decompõe.

Densidade

2.286 g / cm³

Solubilidade

Solúvel em água: 22,0 g / 100 g de água a 25 ° C Solúvel em metanol (CH₃OH). Ligeiramente solúvel em etanol (CH₃CH₂OH).

Propriedades quimicas

Esse composto, ao entrar em contato com a água, se dissolve, formando íons Cu.²⁺ Eu sou₄^2-. Sua solubilidade em água diminui significativamente se o ácido sulfúrico estiver presente na água.

O H₂SW₄ fornece íons SO₄^2- e sua presença gera o efeito “íon comum”, uma vez que esse íon está presente no sulfato de cobre pentahidratado. A dissolução pode ser expressa assim:

CURSO_4•5h₂O (sólido) + água ⇔ Cu²⁺ + SO₄^2- + água

Portanto, se o sistema operacional já estiver presente na solução₄^2- do ácido sulfúrico, o equilíbrio se desloca para a esquerda, ou seja, em direção à formação do sólido e, com isso, a solubilidade diminui.

Obtendo

Uma das maneiras de obter sulfato de cobre pentahidratado é dissolvendo o mineral malaquita em solução aquosa de ácido sulfúrico (H₂SW₄) em temperatura controlada. Malaquita contém Cu₂(OH)₂CO₃ com outras impurezas, como ferro.

A solução impura de cobre (II) é tratada com peróxido de hidrogênio (H₂OU₂) para garantir que as impurezas de ferro (II) (Fe²⁺) são convertidos em ferro (III) (Fe³⁺) Este último é precipitado na forma de hidróxido férrico (Fe (OH)₃) usando hidróxido de sódio (NaOH).

Precipitação significa que partículas de um sólido insolúvel são formadas na solução, que cai para o fundo do recipiente que o contém.

A mistura resultante é filtrada para remover o Fe (OH) sólido₃ e o líquido restante é tratado com etanol (C₂H₅OH), metanol (CH₃OH) ou ácido sulfúrico para precipitar todos os íons Cu²⁺ na forma de CuSO_4•5h₂OU.

Quando o etanol é adicionado, por exemplo, há menos água disponível para os íons Cu²⁺ Eu sou₄^2- estão em solução e tendem a se relacionar. Ele atua como um desidratador. Quanto mais etanol você adiciona, mais sólido ele se forma.

O sólido precipitado pode ser recristalizado para purificação. Para fazer 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 precipita novamente e as impurezas permanecem na solução.

Formulários

Possui uma ampla gama de aplicações comerciais.

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

É utilizado como pigmento azul ou verde em tintas 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 nas atividades de mineração como reagente de flotação para recuperação de zinco e chumbo. É utilizado na produção de outros compostos de cobre, no curtimento de couro e na conservação de madeira.

Na alimentação animal

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

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

Outros estudiosos indicam que melhora a saúde do intestino desses animais, mas algumas pesquisas indicam que a injeção intravenosa de cobre também melhora seu crescimento.

Também tem sido usado para o mesmo propósito em aves e na deficiência de cobre em ruminantes.

Na síntese de nanopartículas

O sulfato de cobre pentahidratado tem sido usado para obter nanopartículas mistas de cobre e óxido de cobre (I) (Cu / Cu₂OU).

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

Pó de cobre / cobre₂Ou na forma de nanopartículas, é utilizado em catálise ou aceleração de reações químicas, em semicondutores e em materiais antimicrobianos, entre outras aplicações.

Em estudos para controle de pragas

O CuSO_4•5h₂Ou tem sido usado em experimentos para avaliar sua toxicidade para caracóis da espécie Pomacea canaliculata.

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

Eles são estudados porque alguns hospedeiros parasitas humanos, como Schistosoma mansoni (trematódeo que causa a doença da bilharzia). Os caracóis também podem ser prejudiciais às culturas agrícolas em regiões inundadas.

De acordo com os estudos revisados, as soluções aquosas de sulfato de cobre pentahidratado são extremamente tóxicas para os caramujos, portanto, esse composto pode ser usado para eliminar o molusco de áreas infestadas.

Segundo algumas pesquisas, isso ocorre porque o caracol não precisa do íon cobre, portanto, apenas o contato com esse íon seria suficiente para que ocorresse a morte do animal.

Em tecidos eletricamente condutores

Este composto tem sido usado para obter materiais têxteis com sensores elétricos integrados. Este tipo de tecido é utilizado em dispositivos de armazenamento de eletricidade, sensores de pressão, fotodetectores e telas emissoras de luz.

A fim de obter tecidos eletricamente condutores, uma fibra de celulose tecida semissintética chamada "Lyocell" é revestida com cobre metálico. O revestimento é realizado de forma não eletrolítica a partir de uma solução de CuSO4 • 5H2O e outros compostos químicos auxiliares.

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

Efeitos no meio ambiente

Conforme explicado acima, o CuSO_4•5h₂Ou quando dissolvido em água, ele gera o íon cobre (II).

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

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

De fato, em certas experiências, descobriu-se que a contaminação de ambientes aquáticos com sulfato de cobre pentahidratado 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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