- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Densité
- Solubilité
- Propriétés chimiques
- Obtention
- Applications
- En alimentation animale
- Dans la synthèse de nanoparticules
- Dans les études de lutte antiparasitaire
- Dans des tissus électriquement conducteurs
- Effets sur l'environnement
- Références
Le sulfate de cuivre pentahydraté est un composé inorganique constitué des éléments cuivre (Cu), soufre (S), oxygène (O) et eau (H 2 O). Il contient des ions cuivre (II) (Cu 2+) et sulfate (SO 4 2-). Sa formule chimique est CuSO 4 • 5H 2 O.
Dans la nature, il se trouve formant la chalcantite minérale ou calcantite, également appelée chalclase ou calclasse. C'est un solide cristallin bleu.
Cristal de sulfate de cuivre pentahydraté CuSO 4 • 5H 2 O. Auteur: Überraschungsbilder. Source: Wikimedia Commons.
Il est utilisé comme complément alimentaire pour certains animaux comme les ruminants, les porcs et les volailles. En agriculture, il sert de pesticide. Dans les activités minières, il permet de récupérer d'autres métaux.
En raison de sa teinte bleue, il est utilisé pour colorer les tissus et les métaux. Il a été utilisé pour déposer du cuivre métallique sur des fibres de cellulose pour obtenir des tissus électriquement conducteurs. Il est également utilisé pour préparer des nanoparticules de cuivre et de ses oxydes, avec une variété d'applications.
En fortes concentrations, il peut être toxique pour la faune et la flore, c'est pourquoi il est parfois utilisé pour éliminer les ravageurs (animaux ou plantes) des milieux aquatiques tels que les lagunes et les étangs naturels.
Structure
Ce composé est formé par l'élément cuivre dans son état d'oxydation +2 et l'anion sulfate. Ce dernier a un atome de soufre de valence +6 entouré de quatre atomes d'oxygène, chacun de valence -2. De cette manière, l'ion sulfate a deux charges négatives.
Il a également 5 molécules d'eau dans sa structure. Dans la figure suivante, vous pouvez voir comment les différents atomes sont disposés dans le cristal.
Structure de CuSO 4 • 5H 2 O. Auteur: Smokefoot. Source: Wikimedia Commons.
Cu 2+ (sphères orange) est coordonné simultanément avec 4 molécules de H 2 O (oxygène = rouge; hydrogène = blanc) et avec 2 atomes d'oxygène de SO 4 2- (soufre = jaune). Sur la figure, l'une des molécules H 2 O est apparemment libre mais fait partie de la structure cristalline.
Nomenclature
Minéral de chalcantite CuSO 4 • 5H 2 O. Auteur: Archaeodontosaurus. Source: Wikimedia Commons.
- Sulfate de cuivre pentahydraté
- Suffate de cuivre (II) pentahydraté
- Bluejack
- Pierre bleue (de la pierre bleue anglaise)
- Chalcantite, calcantite, chalclase ou calclase
Propriétés
État physique
Solide cristallin bleu.
Poids moléculaire
249,686 g / mol
Point de fusion
Lorsqu'il atteint 110 ºC, il se décompose.
Densité
2 286 g / cm 3
Solubilité
Soluble dans l'eau: 22,0 g / 100 g d'eau à 25 ° C Soluble dans le méthanol (CH 3 OH). Légèrement soluble dans l'éthanol (CH 3 CH 2 OH).
Propriétés chimiques
Ce composé, lorsqu'il entre en contact avec l'eau, se dissout en formant les ions Cu 2+ et SO 4 2-. Sa solubilité dans l'eau diminue considérablement si de l'acide sulfurique est présent dans l'eau.
H 2 SO 4 fournit des ions SO 4 2- et sa présence génère l'effet «ion commun», puisque cet ion est présent dans le sulfate de cuivre pentahydraté. La dissolution peut être exprimée comme ceci:
CuSO 4 • 5H 2 O (solide) + eau ⇔ Cu 2+ + SO 4 2- + eau
Par conséquent, si le SO 4 2- de l'acide sulfurique est déjà présent en solution, l'équilibre se déplace vers la gauche, c'est-à-dire vers la formation du solide et donc la solubilité diminue.
Obtention
L'un des moyens d'obtenir du sulfate de cuivre pentahydraté consiste à dissoudre la malachite minérale dans une solution aqueuse d'acide sulfurique (H 2 SO 4) à une température contrôlée. La malachite contient du Cu 2 (OH) 2 CO 3 avec d'autres impuretés, comme le fer.
La solution de cuivre (II) impur est traitée avec du peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2) pour s'assurer que les impuretés de fer (II) (Fe 2+) sont converties en fer (III) (Fe 3+). Ce dernier est précipité sous forme d'hydroxyde ferrique (Fe (OH) 3) à l'aide de soude (NaOH).
La précipitation signifie que des particules d'un solide insoluble se forment dans la solution, qui tombe au fond du récipient qui la contient.
Apparence d'une solution concentrée de CuSO 4 • 5H 2 O. Auteur: PublicDomainPictures. Source: Pixabay.
Le mélange résultant est filtré pour éliminer le solide Fe (OH) 3 et le liquide restant est traité avec de l'éthanol (C 2 H 5 OH), du méthanol (CH 3 OH) ou de l'acide sulfurique pour précipiter tous les ions Cu 2+ comme de CuSO 4 • 5H 2 O.
Lorsque de l'éthanol est ajouté par exemple, il y a moins d'eau disponible, de sorte que les ions Cu 2+ et SO 4 2- sont en solution et ont tendance à se lier ensemble. Il agit comme un déshydrateur. Plus vous ajoutez d'éthanol, plus il se forme solide.
Le solide précipité peut être recristallisé pour purification. Pour ce faire, il est dissous dans de l'eau à une température de 80-90 ° C puis la solution est refroidie à 25-30 ° C. Le composé pentahydraté re-précipite et les impuretés restent en solution.
Applications
Il a une large gamme d'applications commerciales.
En agriculture, il sert de pesticide, insecticide, herbicide, fongicide, germicide et additif pour le sol. Dans les thérapies vétérinaires, il est utilisé comme anthelminthique, fongicide et émétique (pour provoquer des vomissements).
Il est utilisé comme pigment bleu ou vert dans les colorants et colorants, comme mordant dans la coloration des tissus et des métaux. Aussi comme toner d'impression photo et comme réactif pour intensifier les négatifs.
Il est utilisé dans les activités minières comme réactif de flottation pour la récupération du zinc et du plomb. Il est utilisé pour produire d'autres composés de cuivre, il est utilisé dans le tannage du cuir et pour préserver le bois.
En alimentation animale
Ce composé est utilisé dans l'alimentation des porcs en très petites quantités en tant que stimulateur de croissance, en particulier dans la phase post-sevrage. Le mécanisme par lequel il a cet effet est encore inconnu.
Certains chercheurs affirment qu'il réduit la population de bactéries pathogènes ou nocives dans les intestins des animaux et favorise par conséquent leur croissance.
Avec CuSO 4 • 5H 2 O, le développement des porcelets sevrés peut être favorisé. Auteur: MabelAmber. Source: Pixabay.
D'autres chercheurs indiquent que cela améliore la santé des intestins de ces animaux, mais certaines recherches indiquent que l'injection intraveineuse de cuivre améliore également leur croissance.
Il a également été utilisé dans le même but chez la volaille, et a été utilisé dans la carence en cuivre chez les ruminants.
Dans la synthèse de nanoparticules
Le sulfate de cuivre pentahydraté a été utilisé pour obtenir des nanoparticules mixtes de cuivre et d'oxyde de cuivre (I) (Cu / Cu 2 O).
Les nanoparticules sont des structures extrêmement petites qui ne peuvent être vues qu'au microscope électronique.
La poudre de Cu / Cu 2 O sous forme nanoparticulaire est utilisée dans la catalyse ou l'accélération de réactions chimiques, dans les semi-conducteurs et dans les matériaux antimicrobiens, entre autres applications.
Dans les études de lutte antiparasitaire
CuSO 4 • 5H 2 O a été utilisé dans des expériences pour évaluer sa toxicité envers les escargots de l'espèce Pomacea canaliculata.
Ce sont des mollusques originaires des régions tropicales d'Amérique du Sud qui habitent divers types d'écosystèmes, des marais et lagons aux lacs et rivières.
Ils sont étudiés car certains hébergent des parasites humains tels que Schistosoma mansoni (trématode responsable de la bilharziose). Les escargots peuvent également nuire aux cultures agricoles dans les régions inondées.
Coquilles d'escargots Pomacea canaliculata. H. Zell / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Source: Wikimedia Commons.
Œufs déposés par les escargots sur une plante aquatique. Ces escargots sont parfois un ravageur qui peut être contrôlé avec CuSO 4 • 5H 2 O. Shan Lv, Institut national des maladies parasitaires / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). Source: Wikimedia Commons.
Selon les études examinées, les solutions aqueuses de sulfate de cuivre pentahydraté sont extrêmement toxiques pour ces escargots, ce composé peut donc être utilisé pour éliminer le mollusque des zones infestées.
Selon certaines recherches, c'est parce que l'escargot n'a pas besoin de l'ion cuivre, donc un simple contact avec cet ion serait suffisant pour que la mort de l'animal se produise.
Dans des tissus électriquement conducteurs
Ce composé a été utilisé pour obtenir des matériaux textiles avec des capteurs électriques intégrés. Ce type de tissu est utilisé dans les dispositifs de stockage d'électricité, les capteurs de pression, les photodétecteurs et les écrans électroluminescents.
Pour obtenir des tissus électriquement conducteurs, une fibre de cellulose tissée semi-synthétique appelée «Lyocell» est enduite de cuivre métallique. Le revêtement est réalisé de manière non électrolytique à partir d'une solution de CuSO4 • 5H2O et d'autres composés chimiques auxiliaires.
Fibre Lyocell. Ce type de tissu a été utilisé dans les tests de placage de cuivre. Dobrozhinetsky / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Source: Wikimedia Commons.
Le tissu ainsi obtenu peut transférer un signal électrique même dans des conditions de déformation ou d'étirement tout en conservant une conductivité élevée.
Effets sur l'environnement
Comme expliqué précédemment, le CuSO 4 • 5H 2 O, lorsqu'il est dissous dans l'eau, génère l'ion cuivre (II).
Bien que le cuivre soit essentiel à de faibles concentrations pour les activités cellulaires des organismes vivants, à de fortes concentrations, il peut être toxique et même entraîner la mort.
Par conséquent, la présence dudit ion dans l'environnement constitue un risque pour les animaux et les plantes. Dans les écosystèmes aquatiques, il peut se bioaccumuler chez les êtres vivants et dans la chaîne alimentaire, causant des dommages.
CuSO 4 • 5H 2 O peut être nocif pour les milieux aquatiques. Auteur: JamesDeMers. Source: Pixabay.
En effet, dans certaines expériences, il a été constaté que la contamination des milieux aquatiques par le sulfate de cuivre pentahydraté entraîne une diminution de la biomasse de certaines plantes aquatiques.
Ce qui signifie que les plantes poussent moins en présence de ce sel à des concentrations élevées.
Références
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