คอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรต: โครงสร้างคุณสมบัติการใช้งาน - เคมี - 2026

pentahydrate คอปเปอร์ซัลเฟตเป็นสารอนินทรีประกอบด้วยองค์ประกอบทองแดง (Cu) กำมะถัน (S) ออกซิเจน (O) และน้ำ (H ₂ O) ประกอบด้วยอิออนทองแดง (II) (Cu ²⁺ ) และซัลเฟต (SO ₄ ^2- ) สูตรทางเคมีคือ CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

ในธรรมชาติจะพบแร่ Chalcantite หรือ Calcantite เรียกอีกอย่างว่า Chalclase หรือ Calclasse เป็นผลึกของแข็งสีน้ำเงิน

คริสตัลของคอปเปอร์ซัลเฟตเพนตาไฮเดรต CuSO _{4 •} 5H ₂ O. ผู้แต่ง: Überraschungsbilder. ที่มา: Wikimedia Commons

ใช้เป็นอาหารเสริมสำหรับสัตว์บางชนิดเช่นสัตว์เคี้ยวเอื้องสุกรและสัตว์ปีก ในการเกษตรทำหน้าที่เป็นยาฆ่าแมลง ในกิจกรรมการขุดจะช่วยให้สามารถกู้คืนโลหะอื่น ๆ

เนื่องจากมีสีฟ้าจึงใช้สำหรับระบายสีผ้าและโลหะ มันถูกใช้เพื่อฝากทองแดงโลหะบนเส้นใยเซลลูโลสเพื่อให้ได้ผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมอนุภาคนาโนของทองแดงและออกไซด์ด้วยการใช้งานที่หลากหลาย

ในความเข้มข้นสูงอาจเป็นพิษต่อสัตว์และพืชด้วยเหตุนี้บางครั้งจึงใช้เพื่อกำจัดศัตรูพืช (สัตว์หรือพืช) จากสภาพแวดล้อมทางน้ำเช่นทะเลสาบและสระน้ำตามธรรมชาติ

โครงสร้าง

สารประกอบนี้เกิดจากทองแดงของธาตุในสถานะออกซิเดชัน +2 และไอออนของซัลเฟต หลังมีอะตอมของกำมะถันที่มีความจุ +6 ล้อมรอบด้วยออกซิเจนสี่อะตอมโดยแต่ละอะตอมมีความจุ -2 ด้วยวิธีนี้ซัลเฟตไอออนจึงมีประจุลบสองชนิด

นอกจากนี้ยังมีโมเลกุลของน้ำ 5 โมเลกุลในโครงสร้าง ในรูปต่อไปนี้คุณจะเห็นว่าอะตอมต่างๆถูกจัดเรียงอย่างไรในคริสตัล

โครงสร้างของ CuSO _{4 •} 5H ₂ O. ผู้แต่ง: Smokefoot. ที่มา: Wikimedia Commons

Cu ²⁺ (ทรงกลมสีส้ม) ประสานงานพร้อมกันกับ 4 โมเลกุลของ H ₂ O (ออกซิเจน = สีแดงไฮโดรเจน = ขาว) และด้วยออกซิเจน 2 อะตอมของ SO ₄ ^2- (กำมะถัน = สีเหลือง) ในรูปโมเลกุล H ₂ O ตัวหนึ่งมีอิสระชัดเจน แต่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างผลึก

ศัพท์เฉพาะ

แร่ Chalcantite CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Author: Archaeodontosaurus. ที่มา: Wikimedia Commons

• คอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรต
• ทองแดง (II) ทนทุกข์ทรมาน pentahydrate
• บลูแจ็ค
• หินสีน้ำเงิน (จากภาษาอังกฤษ blue stone)
• Chalcantite, calcantite, chalclase หรือ calclase

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ของแข็งผลึกสีน้ำเงิน

น้ำหนักโมเลกุล

249.686 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

เมื่อถึง 110 ºCจะสลายตัว

ความหนาแน่น

2,286 ก. / ซม. ³

การละลาย

ละลายในน้ำ: 22.0 g / น้ำ 100 g ที่ 25 ° C ละลายในเมทานอล (CH ₃ OH) ละลายได้เล็กน้อยในเอทานอล (CH ₃ CH ₂ OH)

คุณสมบัติทางเคมี

เมื่อสารนี้เข้ามาติดต่อกับน้ำก็ละลายรูปไอออน Cu ²⁺และ SO ₄ 2- ความสามารถในการละลายในน้ำจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญหากมีกรดซัลฟิวริกอยู่ในน้ำ

H ₂ SO ₄ให้ SO ₄ ^2-ไอออนและการมีอยู่ของมันทำให้เกิดผล "ไอออนทั่วไป" เนื่องจากไอออนนี้มีอยู่ในคอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรต การสลายตัวสามารถแสดงได้ดังนี้:

CuSO _{4 •} 5H ₂ O (ของแข็ง) + น้ำ⇔ Cu ²⁺ + SO ₄ ^2- + น้ำ

ดังนั้นถ้า SO ₄ ^2-ของกรดซัลฟิวริกมีอยู่แล้วในสารละลายสมดุลจะเลื่อนไปทางซ้ายนั่นคือไปสู่การก่อตัวของของแข็งและความสามารถในการละลายจะลดลง

การได้รับ

วิธีหนึ่งในการได้รับคอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรตคือการละลายแร่มาลาไคต์ในสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำ (H ₂ SO ₄ ) ที่อุณหภูมิควบคุม มาลาไคต์ประกอบด้วย Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃กับสิ่งสกปรกอื่น ๆ เช่นเหล็ก

สารละลายทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์ (II) ได้รับการบำบัดด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H ₂ O ₂ ) เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งสกปรกของเหล็ก (II) (Fe ²⁺ ) จะถูกเปลี่ยนเป็นเหล็ก (III) (Fe ³⁺ ) หลังถูกตกตะกอนในรูปของเฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ (Fe (OH) ₃ ) โดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)

การตกตะกอนหมายถึงอนุภาคของของแข็งที่ไม่ละลายน้ำจะเกิดขึ้นในสารละลายซึ่งตกลงไปที่ด้านล่างของภาชนะที่บรรจุอยู่

ลักษณะของสารละลายเข้มข้นของ CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Author: PublicDomainPictures. ที่มา: Pixabay

ส่วนผสมที่ได้จะถูกกรองเพื่อกำจัดของแข็ง Fe (OH) ₃และของเหลวที่เหลือจะถูกบำบัดด้วยเอทานอล (C ₂ H ₅ OH), เมทานอล (CH ₃ OH) หรือกรดซัลฟิวริกเพื่อตกตะกอนไอออน Cu ^{2+ ทั้งหมด}เป็น ของ CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

เมื่อเติมเอทานอลเช่นมีน้ำน้อยเพื่อให้ไอออน Cu ²⁺และ SO ₄ ^2-อยู่ในสารละลายและมีแนวโน้มที่จะจับตัวกัน ทำหน้าที่เป็นตัวขจัดน้ำ ยิ่งคุณเติมเอทานอลมากเท่าไหร่ก็ยิ่งแข็งตัวมากขึ้นเท่านั้น

ของแข็งที่ตกตะกอนสามารถทำการตกผลึกใหม่เพื่อทำให้บริสุทธิ์ ในการทำเช่นนี้จะละลายในน้ำที่อุณหภูมิ 80-90 ° C จากนั้นสารละลายจะถูกทำให้เย็นลงที่ 25-30 ° C สารประกอบเพนทาไฮเดรตจะตกตะกอนอีกครั้งและสิ่งสกปรกยังคงอยู่ในสารละลาย

การประยุกต์ใช้งาน

มีการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย

ในการเกษตรทำหน้าที่เป็นยาฆ่าแมลงยาฆ่าแมลงสารกำจัดวัชพืชสารฆ่าเชื้อราสารฆ่าเชื้อโรคและสารเติมแต่งในดิน ในการรักษาทางสัตวแพทย์จะใช้เป็นยาถ่ายพยาธิยาฆ่าเชื้อราและอีเมติก (เพื่อทำให้อาเจียน)

ใช้เป็นรงควัตถุสีน้ำเงินหรือสีเขียวในสีย้อมและสีเป็นสีที่เหมาะสมในการทำสีผ้าและโลหะ นอกจากนี้ยังใช้เป็นโทนเนอร์สำหรับพิมพ์ภาพถ่ายและเป็นตัวช่วยในการเพิ่มค่าเนกาทีฟ

ใช้ในกิจกรรมการขุดเป็นรีเอเจนต์ลอยสำหรับการฟื้นตัวของสังกะสีและตะกั่ว ใช้ในการผลิตสารประกอบทองแดงอื่น ๆ ใช้ในการฟอกหนังและเพื่อรักษาเนื้อไม้

ในอาหารสัตว์

สารประกอบนี้ใช้ในอาหารของสุกรในปริมาณที่น้อยมากเพื่อเป็นตัวกระตุ้นการเจริญเติบโตโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะหลังหย่านม ยังไม่ทราบกลไกที่จะมีผลกระทบนี้

นักวิจัยบางคนอ้างว่ามันช่วยลดจำนวนแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคหรือเป็นอันตรายในลำไส้ของสัตว์และส่งผลให้พวกมันเติบโต

ด้วย CuSO _{4 •} 5H ₂ O จะส่งเสริมพัฒนาการของลูกสุกรหย่านมได้ ผู้แต่ง: MabelAmber ที่มา: Pixabay

นักวิชาการคนอื่น ๆ ระบุว่ามันช่วยเพิ่มสุขภาพของลำไส้ของสัตว์เหล่านี้ แต่งานวิจัยบางชิ้นระบุว่าการฉีดทองแดงเข้าเส้นเลือดช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตได้ด้วย

นอกจากนี้ยังถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกันในสัตว์ปีกและถูกใช้ในการขาดทองแดงในสัตว์เคี้ยวเอื้อง

ในการสังเคราะห์อนุภาคนาโน

คอปเปอร์ซัลเฟตเพนตาไฮเดรตถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้อนุภาคนาโนผสมของทองแดงและทองแดง (I) ออกไซด์ (Cu / Cu ₂ O)

อนุภาคนาโนเป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากที่สามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น

ผง Cu / Cu ₂ O ในรูปอนุภาคนาโนใช้ในการเร่งปฏิกิริยาหรือเร่งปฏิกิริยาเคมีในเซมิคอนดักเตอร์และในวัสดุต้านจุลชีพรวมถึงการใช้งานอื่น ๆ

ในการศึกษาการควบคุมศัตรูพืช

CuSO _{4 •} 5H ₂ O ถูกนำมาใช้ในการทดลองเพื่อประเมินความเป็นพิษต่อหอยทากของสายพันธุ์ Pomacea canaliculata

เป็นหอยที่มีถิ่นกำเนิดในเขตร้อนของทวีปอเมริกาใต้ซึ่งอาศัยอยู่ในระบบนิเวศหลายประเภทตั้งแต่หนองน้ำทะเลสาบไปจนถึงทะเลสาบและแม่น้ำ

มีการศึกษาเนื่องจากปรสิตของมนุษย์บางชนิดเช่น Schistosoma mansoni (trematode ที่ทำให้เกิดโรค bilharzia) หอยทากยังอาจเป็นอันตรายต่อพืชผลทางการเกษตรในพื้นที่ที่ถูกน้ำท่วม

หอยเชอรี่ Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ไข่ที่หอยทากเกาะอยู่บนพืชน้ำ หอยทากเหล่านี้บางครั้งอาจเป็นศัตรูพืชที่สามารถควบคุมได้ด้วย CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Shan Lv, National Institute of Parasitic Diseases / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) ที่มา: Wikimedia Commons

จากผลการศึกษาพบว่าสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรตเป็นพิษอย่างมากต่อหอยทากเหล่านี้ดังนั้นจึงสามารถใช้สารประกอบนี้เพื่อกำจัดหอยออกจากบริเวณที่มีการรบกวน

จากการวิจัยบางชิ้นระบุว่าเนื่องจากหอยทากไม่ต้องการไอออนทองแดงดังนั้นเพียงแค่สัมผัสกับไอออนนี้ก็เพียงพอแล้วที่สัตว์จะตายได้

ในผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

สารประกอบนี้ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้วัสดุสิ่งทอที่มีเซ็นเซอร์ไฟฟ้าในตัว ผ้าชนิดนี้ใช้ในอุปกรณ์จัดเก็บไฟฟ้าเซ็นเซอร์ความดันตัวตรวจจับแสงและหน้าจอเปล่งแสง

เพื่อให้ได้ผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเส้นใยเซลลูโลสทอกึ่งสังเคราะห์ที่เรียกว่า "ไลโอเซลล์" จะเคลือบด้วยทองแดงเมทัลลิก การเคลือบจะดำเนินการโดยไม่ใช้ไฟฟ้าโดยเริ่มจากสารละลาย CuSO4 • 5H2O และสารประกอบทางเคมีเสริมอื่น ๆ

เส้นใยไลโอเซลล์ ผ้าชนิดนี้ใช้ในการทดสอบการชุบทองแดง Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ผ้าที่ได้ด้วยวิธีนี้สามารถถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้าได้แม้ในสภาวะที่เสียรูปหรือยืดออกในขณะที่ยังคงสภาพการนำไฟฟ้าได้สูง

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ CuSO _{4 •} 5H ₂ O เมื่อละลายในน้ำจะสร้างไอออนของทองแดง (II)

แม้ว่าทองแดงจะมีความจำเป็นในความเข้มข้นต่ำสำหรับกิจกรรมระดับเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แต่ในความเข้มข้นสูงก็อาจเป็นพิษและทำให้เสียชีวิตได้

ดังนั้นการปรากฏตัวของไอออนดังกล่าวในสิ่งแวดล้อมจึงก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสัตว์และพืช ในระบบนิเวศทางน้ำสามารถสะสมทางชีวภาพในสิ่งมีชีวิตและในห่วงโซ่อาหารทำให้เกิดความเสียหาย

CuSO _{4 •} 5H ₂ O อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในน้ำ ผู้แต่ง: JamesDeMers ที่มา: Pixabay

ในความเป็นจริงจากประสบการณ์บางอย่างพบว่าการปนเปื้อนของสิ่งแวดล้อมทางน้ำด้วยคอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรตทำให้มวลชีวภาพของพืชน้ำบางชนิดลดลง

ซึ่งหมายความว่าพืชเติบโตน้อยลงเมื่อมีเกลือนี้ในความเข้มข้นสูง

อ้างอิง

1. Lide, DR (บรรณาธิการ) (2546). คู่มือ CRC เคมีและฟิสิกส์. 85 ^TH CRC กด
2. Kokes, H. et al. (2014) การละลายของทองแดงและเหล็กจากแร่มาลาไคต์และการตกตะกอนของคอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรตด้วยกระบวนการทางเคมี Engineering Science and Technology วารสารนานาชาติ 2014; 17 (1): 39-44. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
3. Alves de Azevedo B. , JP และ Peixoto, MN (2015) การลดมวลชีวภาพของ Salvinia molesta สัมผัสกับคอปเปอร์ซัลเฟตเพนตาไฮเดรต( CuSO ₄ .5H ₂ O) รายได้โดยรอบ น้ำ 2558; 10 (3): 520-529. กู้คืนจาก doaj.org.
4. Root, W. et al. (2019). เซ็นเซอร์ความเครียดสิ่งทอที่ยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับผ้าเซลลูโลสไลโอเซลล์ชนิดเคลือบทองแดง โพลีเมอร์ 2019, 11, 784 กู้คืนจาก mdpi.com.
5. Pitelli, RA และคณะ (2008) ความเป็นพิษเฉียบพลันของคอปเปอร์ซัลเฟตและสารสกัดจากน้ำใบสะเดาแห้งต่อหอยทาก (Pomacea canaliculata) Acta Sci. Biol. วิทย์. 2551; 30 (2): 179-184. กู้คืนจาก doaj.org.
6. Badawy, SM และคณะ (2015) การสังเคราะห์ลักษณะเฉพาะและการเร่งปฏิกิริยาของอนุภาคนาโน Cu / Cu2O ที่เตรียมในน้ำปานกลาง แถลงการณ์ของวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมีและการเร่งปฏิกิริยา. 2015; 10 (2): 169-174. กู้คืนจาก doaj.org.
7. Justel, FJ et al (2014) การละลายและคุณสมบัติทางกายภาพของสารละลายอิ่มตัวในคอปเปอร์ซัลเฟต + กรดซัลฟิวริก + ระบบน้ำทะเลที่อุณหภูมิต่างกัน วารสารวิศวกรรมเคมีของบราซิล. 2015; 32 (3): 629-635 กู้คืนจาก doaj.org.
8. Park, CS และ Kim, BG (2016). ความสามารถในการละลายของทองแดงในหลอดทดลอง (II) ซัลเฟตและไดคอปเปอร์คลอไรด์ไตรไฮดรอกไซด์สำหรับสุกร ออสตราเลสแห่งเอเชีย. ญ. อนิเม. วิทย์. 2559; 29 (11): 1608-1615 กู้คืนจาก doaj.org.
9. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019). คอปเปอร์ซัลเฟตเพนทาไฮเดรต. กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
10. Wikipedia (2020). Chalcanthite. สืบค้นจาก en.wikipedia.org.