Медный купорос

      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 разбавленной  H₂SO₄ при продувании воздуха; растворением СuO в H₂SO₄;  сульфатизирующим  обжигом сульфидов Cu; как побочный продукт электролитического рафинирования Cu.

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

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

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

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.

Термическое воздействие

При нагревании последовательно отщепляет  две молекулы воды, переходя в тригидрат CuSO₄ · 3H₂O (этот процесс, то естьвыветривание, 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:

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.

                                                 Растворимость CuSO₄, г/100 г H₂O

 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:

Реакция замещения

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

Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)

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

Реакция обмена с другими солями

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

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  омеднения и т. п. и как часть прядильных растворов в производстве  ацетатного волокна.

В  пищевой промышленности  зарегистрирован в качестве  пищевой добавки   E519. Используется я 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) по данным Википедии относят 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) . 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 . 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