คอปเปอร์ซัลเฟต (CUSO4): โครงสร้างคุณสมบัติการได้รับการใช้งาน - เคมี - 2025

คอปเปอร์ซัลเฟตเป็นสารอนินทรีประกอบด้วยองค์ประกอบทองแดง (Cu) กำมะถัน (S) และออกซิเจน (O) สูตรทางเคมีของมันคือ CuSO 4 ทองแดงอยู่ในสถานะออกซิเดชั่น +2, กำมะถัน +6 และออกซิเจนมีความจุ -2

เป็นของแข็งสีขาวที่เมื่อสัมผัสกับความชื้นในสิ่งแวดล้อมจะเปลี่ยนเป็นเพนตาไฮเดรตสีน้ำเงิน CuSO _{4 •} 5H ₂ O ของแข็งสีขาวได้มาจากการให้ความร้อนกับสีน้ำเงินเพื่อกำจัดน้ำ

คอปเปอร์ซัลเฟตปราศจากน้ำ(CuSO ₄ ) (ไม่มีน้ำในโครงสร้างผลึก) W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ถูกใช้เป็นสารต้านเชื้อแบคทีเรียเพื่อรักษาบาดแผลในมนุษย์และสัตว์มานานหลายศตวรรษ นอกจากนี้ยังใช้เป็นยาฆ่าเชื้อราเป็นยาสมานแผลยาแก้ท้องร่วงและควบคุมโรคลำไส้ในสัตว์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารต้านเชื้อราในพืช

อย่างไรก็ตามการใช้งานบางส่วนถูกยกเลิกเนื่องจากส่วนเกินอาจเป็นพิษต่อมนุษย์สัตว์และพืช ช่วงความเข้มข้นที่สามารถใช้ได้นั้นแคบและขึ้นอยู่กับสายพันธุ์

ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาเคมีและเป็นสารดูดความชื้นสำหรับตัวทำละลาย ช่วยปรับปรุงความต้านทานและความยืดหยุ่นของโพลีเมอร์บางชนิด

สารประกอบนี้ในปริมาณที่มากเกินไปอาจเป็นอันตรายในดินเนื่องจากเป็นพิษต่อจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อพืช

โครงสร้าง

คอปเปอร์ซัลเฟตประกอบด้วยไอออนทองแดง (Cu ²⁺ ) และซัลเฟตไอออน (SO ₄ ^2- )

โครงสร้างไอออนิกของคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ผู้แต่ง: Marilú Stea

เนื่องจากการสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวไอออนของทองแดง (II) จึงมีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ดังต่อไปนี้:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

จะเห็นได้ว่ามันมีออร์บิทัล3 มิติที่ไม่สมบูรณ์ (มีอิเล็กตรอน 9 ตัวแทนที่จะเป็น 10)

ศัพท์เฉพาะ

• คอปเปอร์ซัลเฟตปราศจากน้ำ
• คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต
• คิวพริกซัลเฟต

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ของแข็งสีขาวหรือสีขาวอมเขียวในรูปของผลึก

น้ำหนักโมเลกุล

159.61 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

ที่ 560 ° C จะสลายตัว

ความหนาแน่น

3.60 ก. / ซม. ³

การละลาย

22 กรัม / น้ำ 100 กรัมที่ 25 ° C ไม่ละลายในเอทานอล

คุณสมบัติทางเคมี

เมื่ออยู่ภายใต้ความชื้นในอากาศต่ำกว่า 30 ° C จะกลายเป็นสารประกอบเพนตาไฮเดรต CuSO _{4 •} 5H ₂ O

สารละลายที่เป็นน้ำเป็นสีน้ำเงินเนื่องจากการก่อตัวของ hexaacuocopper (II) ²⁺ไอออนซึ่งก่อให้เกิดสีดังกล่าว ในอิออนนี้โมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลอยู่ห่างจากอะตอมของโลหะมากกว่าอีกสี่โมเลกุล

โครงสร้างพิการของ hexaacuocopper นี้ (II) ^{2 +}ไอออน Benjah-bmm27 / สาธารณสมบัติ. ที่มา: Wikimedia Commons

นี่เป็นเพราะสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Jahn-Teller ซึ่งคาดการณ์ว่าระบบประเภทนี้จะพบความผิดเพี้ยนที่เกิดจากการที่ Cu ²⁺มีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่ลงท้ายด้วย d ⁹นั่นคือออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์ (มันจะสมบูรณ์ถ้า จะเป็น d ¹⁰ )

หากมีการเติมแอมโมเนีย (NH ₃ ) ลงในสารละลายเหล่านี้คอมเพล็กซ์จะเกิดขึ้นโดยที่ NH ₃แทนที่โมเลกุลของน้ำอย่างต่อเนื่อง พวกเขาจะเกิดขึ้นเช่นจาก^{2 +}เพื่อ2+

เมื่อ CuSO ₄ถูกทำให้ร้อนจนสลายตัวจะปล่อยก๊าซพิษออกมาและกลายเป็น CuO Cupric oxide

การได้รับ

คอปเปอร์ซัลเฟตที่ปราศจากน้ำสามารถหาได้จากการคายน้ำทั้งหมดของสารประกอบเพนทาไฮเดรตซึ่งทำได้โดยการให้ความร้อนจนโมเลกุลของน้ำระเหย

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

สารประกอบเพนทาไฮเดรตเป็นสีน้ำเงินดังนั้นเมื่อสูญเสียน้ำในการตกผลึกจะได้ CuSO _{4 ที่}ปราศจากน้ำสีขาว

การประยุกต์ใช้งาน

การใช้งานบางอย่างทับซ้อนกับสารประกอบเพนตาไฮเดรต สารอื่น ๆ มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับสารปราศจากน้ำ

เป็นสารต้านเชื้อแบคทีเรีย

มีศักยภาพเป็นสารต้านจุลชีพ มีการใช้มานานหลายพันปีรวมทั้งในวัฒนธรรมทางตอนใต้และอเมริกากลางเพื่อป้องกันการติดเชื้อของบาดแผลโดยใช้ผ้าก๊อซแช่ในสารละลายของสารประกอบนี้

มีการประมาณว่าในกลไกของฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียไอออน Cu ²⁺จะสร้างคีเลตด้วยเอนไซม์ที่มีความสำคัญต่อการทำงานของเซลล์ของแบคทีเรียซึ่งจะปิดการใช้งาน นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดการก่อตัวของอนุมูลไฮดรอกซิล OH •ซึ่งทำลายเยื่อหุ้มแบคทีเรียและดีเอ็นเอ

CuSO ₄สามารถทำงานกับแบคทีเรียก่อโรคบางชนิด ผู้แต่ง: Gerd Altmann ที่มา: Pixabay

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีรายงานว่าร่องรอยของ CuSO ₄สามารถเพิ่มฤทธิ์ต้านจุลชีพของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่อุดมไปด้วยโพลีฟีนอลเช่นสารสกัดจากทับทิมและการแช่พืชชาบางประเภท

ในการใช้งานด้านสัตวแพทย์

ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อและยาสมานสำหรับเยื่อเมือกและรักษาโรคตาแดงและโรคหูน้ำหนวกภายนอก ใช้ในการอาบน้ำเพื่อบำบัดหรือป้องกันโรคเพื่อหลีกเลี่ยงการเน่าของขาวัวแกะและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ

สารละลายที่เป็นน้ำของ CuSO ₄ใช้ในการรักษากีบของโค ผู้เขียน: Ingrid und Stefan Melichar ที่มา: Pixabay

ทำหน้าที่เป็นสารกัดกร่อนสำหรับเนื้อร้ายที่แขนขาของโคแผลเปื่อยและเนื้อเยื่อเม็ดของสิ่งเหล่านี้ ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อราในการรักษากลากและโรคเชื้อราที่ผิวหนัง

นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารทำให้เกิดอาการอาเจียนในสุกรสุนัขและแมว เป็นยาสมานแผลสำหรับลูกโคและเพื่อควบคุม moniliasis ในลำไส้ในสัตว์ปีกและ Trichomoniasis ในไก่งวง

เป็นอาหารเสริมในอาหารสัตว์

คอปเปอร์ซัลเฟตถูกใช้เป็นอาหารเสริมในปริมาณที่น้อยมากเพื่อเลี้ยงวัวสุกรและสัตว์ปีก ใช้เพื่อรักษาภาวะขาดทองแดงในสัตว์เคี้ยวเอื้อง ในกรณีของสุกรและสัตว์ปีกจะใช้เป็นสารกระตุ้นการเจริญเติบโต

ทองแดงได้รับการระบุว่าจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโครงสร้างหัวใจและหลอดเลือดการสังเคราะห์คอลลาเจนของกระดูกระบบเอนไซม์และการสืบพันธุ์

ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้ยังสามารถให้เป็นยาควบคุมโรคได้ อย่างไรก็ตามควรติดตามระดับอาหารเสริมและ / หรือยาอย่างใกล้ชิด

สัตว์ปีกและไข่อาจได้รับผลกระทบจากคอปเปอร์ซัลเฟตที่มากเกินไปในอาหาร ผู้แต่ง: Pexels ที่มา: Pixabay

จากจำนวนหนึ่งซึ่งขึ้นอยู่กับแต่ละสายพันธุ์การเจริญเติบโตลดลงการสูญเสียความอยากอาหารและน้ำหนักความเสียหายต่ออวัยวะบางส่วนและแม้แต่การตายของสัตว์ก็อาจเกิดขึ้นได้

ตัวอย่างเช่นในไก่การให้อาหารเสริม 0.2% หรือมากกว่านั้นจะช่วยลดการกินอาหารของพวกมันด้วยผลที่ตามมาของน้ำหนักที่ลดลงการผลิตไข่ลดลงและความหนาของเปลือก

ในงานเกษตร

ในระบบการผลิตอินทรีย์ไม่อนุญาตให้ใช้สารฆ่าเชื้อราสังเคราะห์ยอมรับเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่ทำจากทองแดงและกำมะถันเช่นคอปเปอร์ซัลเฟต

ตัวอย่างเช่นเชื้อราบางชนิดที่โจมตีพืชแอปเปิ้ลเช่น Venturia inaequalis จะถูกฆ่าด้วยสารประกอบนี้ คิดว่าไอออน Cu ²⁺สามารถเข้าไปในสปอร์ของเชื้อราทำลายโปรตีนและปิดกั้นเอนไซม์ต่างๆได้

คอปเปอร์ซัลเฟตใช้ต่อสู้กับเชื้อราบางชนิดที่โจมตีแอปเปิ้ล Algirdas ที่ lt.wikipedia / โดเมนสาธารณะ ที่มา: Wikimedia Commons

ความสำคัญของทองแดงในพืช

องค์ประกอบทองแดงมีความสำคัญในกระบวนการทางสรีรวิทยาของพืชเช่นการสังเคราะห์แสงการหายใจและการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ ทั้งการขาดองค์ประกอบนี้และส่วนเกินทำให้เกิดสายพันธุ์ออกซิเจนที่เป็นอันตรายต่อโมเลกุลและโครงสร้างของพวกมัน

ช่วงของความเข้มข้นของทองแดงเพื่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชที่เหมาะสมนั้นแคบมาก

ผลเสียต่อการเกษตร

เมื่อใช้ผลิตภัณฑ์นี้มากเกินไปในกิจกรรมทางการเกษตรอาจเป็นพิษต่อพืชทำให้ผลไม้พัฒนาก่อนกำหนดและเปลี่ยนสีได้

นอกจากนี้ทองแดงยังสะสมอยู่ในดินและเป็นพิษต่อจุลินทรีย์และไส้เดือนดิน สิ่งนี้ขัดแย้งกับแนวคิดของเกษตรอินทรีย์

แม้ว่า CuSO ₄จะใช้ในการเกษตรอินทรีย์ แต่ก็อาจเป็นอันตรายต่อไส้เดือนดินได้ ผู้แต่ง: Patricia Maine Degrave ที่มา: Pixabay

ในการเร่งปฏิกิริยาทางเคมี

Anhydrous CuSO ₄ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่าง ๆ ของสารประกอบคาร์บอนิลอินทรีย์กับไดออลหรืออีพอกไซด์ของพวกมันกลายเป็นไดออกโซเลนหรืออะซิโทไนด์ ด้วยสารประกอบนี้ปฏิกิริยาสามารถทำได้ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง

ตัวอย่างปฏิกิริยาที่ CuSO ₄ซึ่งปราศจากน้ำทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผู้แต่ง: Marilú Stea

นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าการเร่งปฏิกิริยาของมันช่วยให้สามารถคายแอลกอฮอล์ทุติยภูมิตติยภูมิเบนไซลิกและอัลไลลิกไปยังโอเลฟินที่เกี่ยวข้องได้ ปฏิกิริยานั้นดำเนินไปอย่างเรียบง่าย

แอลกอฮอล์บริสุทธิ์จะถูกทำให้ร้อนพร้อมกับCuSO ₄ที่ปราศจากน้ำที่อุณหภูมิ 100-160 ° C เป็นเวลา 0.5-1.5 ชั่วโมง ส่งผลให้แอลกอฮอล์ขาดน้ำและโอเลฟินกลั่นบริสุทธิ์จากส่วนผสมของปฏิกิริยา

การคายแอลกอฮอล์โดยปราศจากคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ผู้แต่ง: Marilú Stea

เป็นตัวแทนการคายน้ำ

สารประกอบนี้ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีเป็นสารดูดความชื้น ใช้ในการขจัดของเหลวอินทรีย์เช่นตัวทำละลาย ดูดซับน้ำสร้างสารประกอบเพนตาไฮเดรต CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

เมื่อ CuSO _{4 ที่}ปราศจากน้ำสีขาวดูดซับน้ำจะเปลี่ยนเป็นสารประกอบเพนทาไฮเดรตสีน้ำเงินCuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ที่มา: Wikimedia Commons

เพื่อปรับปรุงโพลีเมอร์

Anhydrous CuSO ₄ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของโพลีเมอร์บางชนิดในขณะที่สามารถรีไซเคิลได้

ตัวอย่างเช่นอนุภาคของสารประกอบในอะซิโตนถูกผสมกับยางอะคริโลไนไตรล์ - บิวทาไดอีนในโรงสีพิเศษโดยพยายามทำให้อนุภาค CuSO ₄มีขนาดเล็กมาก

คอปเปอร์ซัลเฟตช่วยเพิ่มจุดยึดเหนี่ยวของโพลีเมอร์สร้างส่วนผสมที่มีความแข็งแรงความแข็งและความยืดหยุ่นสูง

ในการใช้งานด้านการรักษาที่ถูกยกเลิก

ในอดีตมีการใช้สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตในการล้างกระเพาะเมื่อมีคนเป็นพิษจากฟอสฟอรัสขาว อย่างไรก็ตามวิธีแก้ปัญหาได้รับการกวนทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงการเป็นพิษของทองแดง

นอกจากนี้ยังใช้สารละลายของสารประกอบนี้ร่วมกับสารอื่น ๆ สำหรับการใช้เฉพาะที่ผิวหนังไหม้จากฟอสฟอรัส

บางครั้งพวกเขาให้บริการในรูปแบบของภาวะโลหิตจางทางโภชนาการในเด็กและในผู้ที่ขาดทองแดงในผู้ที่ได้รับสารอาหารทางหลอดเลือดกล่าวคือคนที่ไม่สามารถเลี้ยงตัวเองด้วยปากได้

กลากบางพุพองและโลชั่น intertrigo มี CuSO 4 วิธีแก้ปัญหานี้ใช้เป็นยาสมานแผลในการติดเชื้อที่ตา บางครั้งคริสตัลถูกนำไปใช้โดยตรงกับแผลไฟไหม้หรือแผล

การใช้งานทั้งหมดนี้ไม่ได้ดำเนินการอีกต่อไปเนื่องจากความเป็นพิษที่มากเกินไปของสารประกอบนี้สามารถกระตุ้นได้

อ้างอิง

1. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019). คอปเปอร์ซัลเฟต กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (บรรณาธิการ) (2546). คู่มือ CRC เคมีและฟิสิกส์. 85 ^TH CRC กด
3. Montag, J. et al. (2006) การศึกษาในหลอดทดลองเกี่ยวกับกิจกรรมหลังการติดเชื้อของ Copper Hydroxide และ Copper Sulfate กับ Conidia of Venturia inaequalis J. Agric. เคมีอาหาร 2549, 54, 893-899 กู้คืนจาก link.springer.com.
4. Holloway, AC และคณะ (2011) การเพิ่มฤทธิ์ต้านจุลชีพของชาขาวทั้งส่วนและส่วนย่อยโดยการเติมคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตและวิตามินซีต่อเชื้อ Staphylococcus aureus แนวทางกลไก BMC Complement Altern Med 11, 115 (2011). กู้คืนจาก bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. Sanz, A. และคณะ (2018) กลไกการดูดซึมทองแดงของผู้ขนส่ง COPT ที่มีความสัมพันธ์กันสูง โปรโตพลาสซึม 256, 161-170 (2019) กู้คืนจาก link.springer.com.
6. กริมมิงเกอร์พี. (2520). ผลของคอปเปอร์ซัลเฟตต่อการผลิตไข่และความหนาของเปลือก วิทยาศาสตร์สัตว์ปีก 56: 359-351, 2520. ดึงมาจากวิชาการ .oup.com.
7. Hanzlik, RP และ Leinwetter, M. (1978). ปฏิกิริยาของ Epoxides และสารประกอบคาร์บอนิลที่เร่งปฏิกิริยาโดย Anhydrous Copper Sulfate เจ. Chem., Vol.43, No.3, 1978 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
8. Okonkwo, AC และคณะ (พ.ศ. 2522). ความต้องการทองแดงของลูกสุกรที่เลี้ยงด้วยอาหารบริสุทธิ์ วารสารโภชนาการเล่ม 109 ฉบับที่ 6 มิถุนายน 2522 หน้า 939-948 กู้คืนจาก Academic.oup.com.
9. Hoffman, RV และคณะ (พ.ศ. 2522). Anhydrous Copper (II) Sulfate: ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการคายน้ำของแอลกอฮอล์ในเฟสเหลว เจ. เคมี, 1980, 45, 917-919 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
10. Shao, C. et al. (2018) ปรับปรุงความต้านทานแรงดึงของยางอะคริโลไนไตรล์ - บิวทาไดอีน / คอมโพสิตคอปเปอร์ซัลเฟตที่ปราศจากน้ำที่เตรียมโดยการเชื่อมโยงแบบประสาน Polym วัว. 76, 1435-1452 (2019) กู้คืนจาก link.springer.com.
11. Betts, JW และคณะ (2018) ยาต้านแบคทีเรียใหม่: ทางเลือกสำหรับยาปฏิชีวนะแบบดั้งเดิม ทองแดง. ความก้าวหน้าทางสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ กู้คืนจาก sciencedirect.com
12. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
13. Google Sites ทำ Anhydrous Copper Sulfate ใน Paradox Home Chemistry. กู้คืนจาก sites.google.com