كبريتات النحاس (CUSO4): الهيكل ، الخصائص ، الحصول ، الاستخدامات - كيمياء - 2026

و كبريتات النحاس هو مركب غير العضوية التي تتكون من عناصر النحاس (النحاس)، الكبريت (S) والأكسجين (O). صيغته الكيميائية هي CuSO ₄. النحاس في حالة الأكسدة +2 ، والكبريت +6 ، والأكسجين له تكافؤ -2.

وهي مادة صلبة بيضاء تتحول عند تعرضها للرطوبة في البيئة إلى خماسي هيدراتها الأزرق CuSO _{4 •} 5H ₂ O. ويتم الحصول على المادة الصلبة البيضاء بتسخين اللون الأزرق للتخلص من الماء.

كبريتات النحاس اللامائية (CuSO ₄) (بدون ماء في هيكلها البلوري). دبليو أولين / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لقد تم استخدامه كعامل مضاد للبكتيريا لعدة قرون لشفاء الجروح في البشر والحيوانات. كما أنه يعمل كمبيد للفطريات ، كمادة قابضة ، وكمضاد للإسهال وللسيطرة على الأمراض المعوية في الحيوانات. كما أنها تستخدم كعامل مضاد للفطريات في النباتات.

ومع ذلك ، فقد تم إيقاف بعض استخداماته لأن فائضه يمكن أن يكون سامًا للإنسان والحيوان والنبات. نطاق التركيز الذي يمكن استخدامه فيه ضيق ويعتمد على الأنواع.

يتم استخدامه كعامل مساعد في التفاعلات الكيميائية وكمجفف للمذيبات. يسمح بتحسين مقاومة ومرونة بعض البوليمرات.

يمكن أن تكون الكميات الزائدة من هذا المركب ضارة في التربة ، حيث إنها سامة للكائنات الحية الدقيقة المفيدة للنباتات.

بناء

تتكون كبريتات النحاس من أيون النحاس (Cu ²⁺) وأيون كبريتات (SO ₄ ^2-).

التركيب الأيوني لكبريتات النحاس (II). المؤلف: Marilú Stea.

بسبب فقدان إلكترونين ، فإن أيون النحاس (II) له الشكل الإلكتروني التالي:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

يمكن ملاحظة أنه يحتوي على مدار ثلاثي الأبعاد غير مكتمل (يحتوي على 9 إلكترونات بدلاً من 10).

التسمية

• كبريتات النحاس اللامائية
• كبريتات النحاس (II)
• كبريتات النحاس

الخصائص

الحالة الفيزيائية

صلبة بيضاء أو بيضاء مخضرة على شكل بلورات.

الوزن الجزيئي الغرامي

159.61 جم / مول

نقطة الانصهار

يتحلل عند 560 درجة مئوية.

كثافة

3.60 جم ​​/ سم ³

الذوبان

22 جم / 100 جم ماء عند 25 درجة مئوية. غير قابل للذوبان في الإيثانول.

الخواص الكيميائية

عند تعرضه لرطوبة الهواء أقل من 30 درجة مئوية ، يصبح مركب بنتاهيدراتي CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

محاليلها المائية زرقاء بسبب تكوين أيون hexaacuocopper (II) ²⁺ الذي ينتج اللون المذكور. في هذا الأيون ، يكون اثنان من جزيئات الماء بعيدًا عن ذرة المعدن أكثر من الأربعة الأخرى.

هيكل مشوه من hexaacuocopper (II) ²⁺ ion. Benjah-bmm27 / Public domain. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

ويرجع ذلك إلى ما يسمى بتأثير Jahn-Teller ، والذي يتنبأ بأن هذا النوع من النظام سيواجه التشوه الناجم عن حقيقة أن Cu ²⁺ له بنية إلكترونية تنتهي بـ d ⁹ ، أي مدار غير مكتمل (سيكون مكتملاً إذا سيكون د ¹⁰).

إذا الأمونيا (NH ₃) يضاف إلى هذه الحلول، تتشكل المجمعات التي NH ₃ يزيح تباعا جزيئات الماء. يتم تشكيلها على سبيل المثال من ²⁺ إلى ²⁺.

عندما يتم تسخين CuSO ₄ للتحلل ، فإنه ينبعث منه غازات سامة ويتحول إلى أكسيد النحاس CuO.

الحصول

يمكن الحصول على كبريتات النحاس اللامائية عن طريق الجفاف الكلي لمركب بنتاهيدراتي ، والذي يتحقق عن طريق تسخينه حتى تتبخر جزيئات الماء.

CuSO _{4 •} 5H ₂ O + حرارة ← CuSO ₄ + 5 H ₂ O ↑

يكون المركب الخماسي المائي أزرق اللون ، لذلك عند فقد ماء التبلور ، يتم الحصول على CuSO ₄ اللامائي الأبيض.

التطبيقات

تتداخل بعض استخداماته مع استخدامات مركب بنتاهيدراتي. البعض الآخر خاص بالمادة اللامائية.

كعامل مضاد للجراثيم

لديه القدرة على أن يكون عامل مضاد للميكروبات. لقد تم استخدامه منذ آلاف السنين ، بما في ذلك في ثقافات أمريكا الجنوبية والوسطى ، لمنع إصابة الجروح عن طريق الشاش المنقوع في محلول من هذا المركب.

تشير التقديرات إلى أنه في آلية نشاطها المضاد للبكتيريا ، تشكل أيونات النحاس ²⁺ مخلّبات مع إنزيمات ضرورية للوظائف الخلوية للبكتيريا ، وتعطيلها. كما أنها تحفز على تكوين جذور الهيدروكسيل OH • التي تتلف أغشية البكتيريا وحمضها النووي.

يمكن أن يعمل CuSO ₄ ضد بعض البكتيريا المسببة للأمراض. المؤلف: جيرد التمان. المصدر: Pixabay.

تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن آثار CuSO ₄ يمكن أن تزيد من نشاط مضادات الميكروبات للمنتجات الطبيعية الغنية بالبوليفينول ، مثل مستخلصات الرمان ونقع بعض أنواع نبات الشاي.

في التطبيقات البيطرية

يستخدم كمطهر وقابض للأغشية المخاطية ولعلاج التهاب الملتحمة والتهاب الأذن الخارجية. يتم استخدامه لإجراء الحمامات العلاجية أو الوقائية لتجنب تعفن أرجل الماشية والأغنام والثدييات الأخرى.

تُستخدم المحاليل المائية لـ CuSO ₄ لعلاج حوافر الماشية. المؤلفون: Ingrid und Stefan Melichar. المصدر: Pixabay.

إنه بمثابة عامل كاوية للكتل النخرية على أطراف الماشية ، وتقرحات التهاب الفم والأنسجة الحبيبية لهذه. يستخدم كمبيد للفطريات في علاج القوباء الحلقية وأمراض الجلد الفطرية.

كما أنه يستخدم كمقيئ (عامل للحث على القيء) في الخنازير والكلاب والقطط. كمضاد للإسهال للعجول وللتحكم في داء المونيلاس المعوي في الدواجن وداء المشعرات في الديوك الرومية.

كمكمل غذائي في علف الحيوانات

تم استخدام كبريتات النحاس كمكمل غذائي بكميات صغيرة جدًا لتغذية الماشية والخنازير والدواجن. يتم استخدامه لعلاج نقص النحاس في المجترات. في حالة الخنازير والدواجن يستخدم كمحفز للنمو.

تم تحديد النحاس على أنه ضروري للتخليق الحيوي للهيموجلوبين في الثدييات ، وهيكل القلب والأوعية الدموية ، وتخليق كولاجين العظام ، وأنظمة الإنزيمات ، والتكاثر.

كما هو مذكور في القسم السابق ، يمكن أيضًا إعطاؤه كدواء لمكافحة المرض. ومع ذلك ، يجب مراقبة مستويات المكملات و / أو الأدوية عن كثب.

يمكن أن تتأثر الدواجن وبيضها بفائض كبريتات النحاس في نظامهم الغذائي. المؤلف: Pexels. المصدر: Pixabay.

من كمية معينة ، والتي تعتمد على كل نوع ، يمكن أن يحدث انخفاض في النمو ، وفقدان الشهية والوزن ، وتلف أعضاء معينة وحتى موت الحيوانات.

على سبيل المثال ، في الدجاج ، تقلل إضافة 0.2٪ أو أكثر من تناول الطعام مع ما يترتب على ذلك من فقدان الوزن ، وانخفاض إنتاج البيض وسمك قشرها.

في التطبيقات الزراعية

في أنظمة الإنتاج العضوي ، لا يُسمح باستخدام مبيدات الفطريات الاصطناعية ، ولا يُسمح إلا بالمنتجات القائمة على النحاس والكبريت ، مثل كبريتات النحاس.

على سبيل المثال ، يتم قتل بعض الفطريات التي تهاجم نباتات التفاح ، مثل Venturia inaequalis ، بهذا المركب. يُعتقد أن أيونات Cu ²⁺ قادرة على دخول الأبواغ الفطرية ، وتغيير طبيعة البروتينات ، ومنع الإنزيمات المختلفة.

تستخدم كبريتات النحاس لمكافحة بعض الفطريات التي تهاجم التفاح. الجيرداس في lt.wikipedia / Public domain. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

أهمية النحاس في النباتات

عنصر النحاس مهم في العمليات الفسيولوجية للنباتات مثل التمثيل الضوئي والتنفس والدفاع ضد مضادات الأكسدة. يؤدي كل من نقص هذا العنصر وفائضه إلى توليد أنواع أكسجين تفاعلية ضارة بجزيئاتها وهياكلها.

إن نطاق تركيزات النحاس للنمو والتطور الأمثل للنبات ضيق للغاية.

الآثار السلبية على الزراعة

عندما يتم استخدام هذا المنتج بشكل مفرط في الأنشطة الزراعية يمكن أن يكون سامًا للنبات ، ويسبب نموًا مبكرًا للفاكهة ويغير لونها.

بالإضافة إلى ذلك ، يتراكم النحاس في التربة وهو سام للكائنات الحية الدقيقة وديدان الأرض. هذا يتعارض مع مفهوم الزراعة العضوية.

على الرغم من استخدام CuSO ₄ في الزراعة العضوية ، إلا أنه يمكن أن يكون ضارًا لديدان الأرض. المؤلف: باتريشيا مين ديجريف. المصدر: Pixabay.

في تحفيز التفاعلات الكيميائية

يعمل اللامائي CuSO ₄ كمحفز للتفاعلات المختلفة لمركبات الكربونيل العضوية مع الديول أو الإيبوكسيدات ، مما يؤدي إلى تشكيل ديوكسولانات أو أسيتونيدات. بفضل هذا المركب ، يمكن إجراء التفاعلات في ظروف معتدلة.

مثال على تفاعل يعمل فيه CuSO ₄ اللامائي كمحفز. المؤلف: Marilú Stea.

كما تم الإبلاغ عن أن تأثيره التحفيزي يسمح بتجفيف الكحولات الثانوية والثالثية والبنزيليك والأليليك إلى الأوليفينات المقابلة لها. يتم تنفيذ التفاعل بكل بساطة.

يتم تسخين الكحول النقي مع CuSO ₄ اللامائي عند درجة حرارة 100-160 درجة مئوية لمدة 0.5-1.5 ساعة. ينتج عن هذا تجفيف الكحول ويتم تقطير الأولفين النقي من خليط التفاعل.

جفاف الكحول بواسطة كبريتات النحاس اللامائي (II). المؤلف: Marilú Stea.

كعامل تجفيف

يستخدم هذا المركب في مختبرات الكيمياء كمجفف. يتم استخدامه لتجفيف السوائل العضوية مثل المذيبات. يمتص الماء ، مكونًا مركب بنتاهيدراتي CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

عندما يمتص CuSO ₄ اللامائي الماء ، فإنه يتحول إلى مركب pentahydrate الأزرق CuSO ₄.5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لتحسين البوليمرات

تم استخدام CuSO ₄ اللامائي لتحسين خصائص بعض البوليمرات مع السماح بإعادة تدويرها.

على سبيل المثال ، تم خلط جزيئات المركب الموجود في الأسيتون مع مطاط الأكريلونيتريل بوتادين في مطحنة خاصة ، في محاولة لجعل جزيئات CuSO ₄ صغيرة جدًا.

تعمل كبريتات النحاس على تحسين نقاط الترابط للبوليمر ، وتشكل خليطًا بقوة عالية وصلابة ومرونة مذهلة.

في التطبيقات العلاجية المتوقفة

في الماضي ، تم استخدام محاليل كبريتات النحاس لغسيل المعدة عندما كان شخص ما يعاني من التسمم بالفوسفور الأبيض. ومع ذلك ، تم تقليب المحلول على الفور لتجنب التسمم بالنحاس.

كما تم استخدام حلول هذا المركب مع مواد أخرى للتطبيقات الموضعية على حروق الجلد الفوسفورية.

في بعض الأحيان كانت مفيدة في أشكال معينة من فقر الدم الغذائي عند الأطفال وفي نقص النحاس في الأشخاص الذين تلقوا التغذية بالحقن ، أي الأشخاص الذين لا يستطيعون إطعام أنفسهم عن طريق الفم.

تحتوي بعض أنواع المستحضرات من الإكزيما والقوباء والدهن على CuSO ₄. تم استخدام المحاليل كعقار قابض في التهابات العين. في بعض الأحيان يتم تطبيق البلورات مباشرة على الحروق أو القرح.

لم يعد يتم تنفيذ كل هذه التطبيقات بسبب السمية التي يمكن أن يسببها فائض هذا المركب.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). كبريتات النحاس. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide ، DR (محرر) (2003). كتيب CRC للكيمياء والفيزياء. 85 ^تشرين CRC برس.
3. مونتاج ، ج وآخرون. (2006). دراسة في المختبر عن أنشطة ما بعد العدوى لهيدروكسيد النحاس وكبريتات النحاس ضد كونيديا فينتوريا إنيكاليس. J. أجريك. فود تشيم.2006 ، 54 ، 893-899. تعافى من link.springer.com.
4. هولواي ، إيه سي وآخرون. (2011). تعزيز الأنشطة المضادة للميكروبات للشاي الأبيض الكامل وشبه المجزأ بإضافة كبريتات النحاس (II) وفيتامين ج ضد المكورات العنقودية الذهبية ؛ نهج آلي. BMC Complement Altern Med 11 ، 115 (2011). تعافى من bmccomplementmedtherapies.biomedcentral.com.
5. سانز ، إيه وآخرون. (2018). آلية امتصاص النحاس لناقلات COPT عالية التقارب من Arabidopsis thaliana. بروتوبلازم 256 ، 161-170 (2019). تعافى من link.springer.com.
6. غريمينجر ، ب. (1977). تأثير كبريتات النحاس على إنتاج البيض وسمك القشرة. علم الدواجن 56: 359-351 ، 1977. تم الاسترجاع من موقع Academ.oup.com.
7. هانزليك ، RP and Leinwetter ، M. (1978). تفاعلات الإيبوكسيدات ومركبات الكربونيل المحفزة بكبريتات النحاس اللامائية. J. Org. Chem. ، المجلد 43 ، العدد 3 ، 1978. تم الاسترجاع من pubs.acs.org.
8. Okonkwo ، AC et al. (1979). متطلبات النحاس للرضع الخنازير المغذاة على الحميات النقية. مجلة التغذية ، المجلد 109 ، العدد 6 ، يونيو 1979 ، الصفحات 939-948. تعافى من Academ.oup.com.
9. هوفمان ، آر في وآخرون. (1979). كبريتات النحاس اللامائي (II): محفز فعال لجفاف المرحلة السائلة للكحول. J. Org. كيم ، 1980 ، 45 ، 917-919. تعافى من pubs.acs.org.
10. شاو ، سي وآخرون. (2018). قوة شد محسنة لمطاط الأكريلونيتريل - بوتادين / مركبات كبريتات النحاس اللامائية المحضرة عن طريق الربط المتقاطع التنسيقي. بوليم. الثور. 76 ، 1435-1452 (2019). تعافى من link.springer.com.
11. بيتس ، جي دبليو وآخرون. (2018). مضادات الجراثيم الجديدة: بدائل للمضادات الحيوية التقليدية. النحاس. في التقدم في علم وظائف الأعضاء الميكروبية. تعافى من sciencedirect.com
12. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
13. مواقع جوجل. صنع كبريتات النحاس اللامائية. في الكيمياء المنزلية المفارقة. تعافى من sites.google.com.