Sulfato de cobre (II)
 Cristales de CuSO 4 ·5H 2 O | |
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| Nombres | |
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| Nombre IUPAC Sulfato de cobre (II) | |
Otros nombres
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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| EBICh |
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| Química biológica |
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| Araña química |
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| Tarjeta informativa de la ECHA | 100.028.952 |
| Número CE |
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| 8294 | |
| BARRIL |
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Identificador de centro de PubChem |
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| Número RTECS |
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| UNIVERSIDAD |
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Panel de control CompTox ( EPA ) |
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| Propiedades | |
| CuSO 4 (anhidro) CuSO 4 ·5H 2 O (pentahidrato) | |
| Masa molar | 159,60 g/mol (anhidro) [2] 249,685 g/mol (pentahidrato) [2] |
| Apariencia | gris-blanco (anhidro) azul (pentahidrato) |
| Densidad | 3,60 g/cm 3 (anhidro) [2] 2,286 g/cm 3 (pentahidrato) [2] |
| Punto de fusión | 110 °C (230 °F; 383 K) se descompone 560 °C se descompone [2] (pentahidrato) Se descompone completamente a 590 °C (anhidro). |
| Punto de ebullición | Se descompone en óxido cúprico a 650 °C. |
| pentahidrato 316 g/L (0 °C) 2033 g/L (100 °C) anhidro 168 g/L (10 °C) 201 g/L (20 °C) 404 g/L (60 °C) 770 g/L (100 °C) [3] | |
| Solubilidad | anhidro insoluble en etanol [2] pentahidrato soluble en metanol [2] 10,4 g/L (18 °C) insoluble en etanol y acetona |
| 1330·10 −6 cm3 / mol | |
Índice de refracción ( n D ) | 1,724–1,739 (anhidro) [4] 1,514–1,544 (pentahidrato) [5] |
| Estructura | |
| Ortorrómbico (anhidro, calcocianita), grupo espacial Pnma, oP24 , a = 0,839 nm, b = 0,669 nm, c = 0,483 nm. [6] Triclínico (pentahidrato), grupo espacial P 1 , aP22 , a = 0,5986 nm, b = 0,6141 nm, c = 1,0736 nm, α = 77,333°, β = 82,267°, γ = 72,567° [7] | |
| Termoquímica | |
Entropía molar estándar ( S ⦵ 298 ) | 5 J/(K·mol) |
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −769,98 kJ/mol |
| Farmacología | |
| V03AB20 ( OMS ) | |
| Peligros | |
| Etiquetado SGA : | |
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| NFPA 704 (rombo cortafuegos) | |
| punto de inflamabilidad | Ininflamable |
| Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 300 mg/kg (oral, rata) [9] 87 mg/kg (oral, ratón) |
| NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.): | |
PEL (Permisible) | TWA 1 mg/m3 ( como Cu) [8] |
REL (recomendado) | TWA 1 mg/m3 ( como Cu) [8] |
IDLH (Peligro inmediato) | TWA 100 mg/m3 ( como Cu) [8] |
| Ficha de datos de seguridad (FDS) | pentahidrato anhidro |
| Compuestos relacionados | |
Otros cationes | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
El sulfato de cobre (II) es un compuesto inorgánico con la fórmula química Cu SO 4 . Forma hidratos CuSO 4 · n H 2 O , donde n puede variar de 1 a 7. El pentahidrato ( n = 5), un cristal azul brillante, es el hidrato de sulfato de cobre (II) más comúnmente encontrado, [10] mientras que su forma anhidra es blanca. [11] Los nombres más antiguos para el pentahidrato incluyen vitriolo azul , piedra azul , [12] vitriolo de cobre , [13] y vitriolo romano . [14] Se disuelve exotérmicamente en agua para dar el complejo acuoso [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ , que tiene una geometría molecular octaédrica . La estructura del pentahidrato sólido revela una estructura polimérica en la que el cobre es nuevamente octaédrico pero unido a cuatro ligandos de agua. Los centros Cu(II)(H 2 O) 4 están interconectados por aniones sulfato para formar cadenas. [15]
Preparación y ocurrencia
El sulfato de cobre se produce industrialmente tratando el metal de cobre con ácido sulfúrico concentrado caliente o los óxidos de cobre con ácido sulfúrico diluido. Para uso en laboratorio, el sulfato de cobre se suele comprar. El sulfato de cobre también se puede producir lixiviando lentamente el mineral de cobre de baja calidad en el aire; se pueden utilizar bacterias para acelerar el proceso. [16]
El sulfato de cobre comercial suele tener una pureza del 98 % y puede contener trazas de agua. El sulfato de cobre anhidro tiene un 39,81 % de cobre y un 60,19 % de sulfato en masa, y en su forma azul hidratada tiene un 25,47 % de cobre, un 38,47 % de sulfato (12,82 % de azufre) y un 36,06 % de agua en masa. Se proporcionan cuatro tipos de tamaño de cristal en función de su uso: cristales grandes (10–40 mm), cristales pequeños (2–10 mm), cristales de nieve (menos de 2 mm) y polvo arrastrado por el viento (menos de 0,15 mm). [16]
Propiedades químicas
El sulfato de cobre (II) pentahidratado se descompone antes de fundirse. Pierde dos moléculas de agua al calentarse a 63 °C (145 °F), seguidas de dos más a 109 °C (228 °F) y la molécula de agua final a 200 °C (392 °F). [17] [18]
La química del sulfato de cobre acuoso es simplemente la del complejo acuoso de cobre , ya que el sulfato no está unido al cobre en tales soluciones. Por lo tanto, dichas soluciones reaccionan con ácido clorhídrico concentrado para dar tetraclorocuprato (II):
- Cu 2+ + 4 Cl − → [CuCl 4 ] 2−
De manera similar, el tratamiento de dichas soluciones con zinc produce cobre metálico, como se describe en esta ecuación simplificada: [19]
- CuSO4 + Zn → Cu + ZnSO4
Otra ilustración de tales reacciones de sustitución de un solo metal ocurre cuando un trozo de hierro se sumerge en una solución de sulfato de cobre:
- Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
En la enseñanza secundaria y en la química general, el sulfato de cobre se utiliza como electrolito para las celdas galvánicas , generalmente como solución catódica. Por ejemplo, en una celda de zinc/cobre, el ion de cobre en la solución de sulfato de cobre absorbe electrones del zinc y forma cobre metálico. [20]
- Cu 2+ + 2e − → Cu (cátodo) , E ° celda = 0,34 V
El sulfato de cobre se incluye comúnmente en los juegos de química para adolescentes y en los experimentos de pregrado. [21] A menudo se usa para hacer crecer cristales en las escuelas y en experimentos de galvanoplastia de cobre a pesar de su toxicidad. El sulfato de cobre se usa a menudo para demostrar una reacción exotérmica , en la que se coloca lana de acero o cinta de magnesio en una solución acuosa de CuSO 4 . Se utiliza para demostrar el principio de hidratación mineral . La forma pentahidratada , que es azul, se calienta, convirtiendo el sulfato de cobre en la forma anhidra que es blanca, mientras que el agua que estaba presente en la forma pentahidratada se evapora. Cuando luego se agrega agua al compuesto anhidro, vuelve a la forma pentahidratada, recuperando su color azul. [22] El sulfato de cobre (II) pentahidratado se puede producir fácilmente por cristalización a partir de una solución como sulfato de cobre (II), que es higroscópico .
Usos
Como fungicida y herbicida
El sulfato de cobre se ha utilizado para el control de algas en lagos y aguas dulces relacionadas sujetas a eutrofización . "Sigue siendo el tratamiento algicida más eficaz". [23] [24]
El caldo bordelés , una suspensión de sulfato de cobre (II) ( CuSO 4 ) e hidróxido de calcio ( Ca(OH) 2 ), se utiliza para controlar hongos en uvas , melones y otras bayas . [25] Se produce mezclando una solución acuosa de sulfato de cobre y una suspensión de cal apagada .
Se utiliza una solución diluida de sulfato de cobre para tratar las infecciones parasitarias en los peces de acuario [26] y también se utiliza para eliminar los caracoles de los acuarios y los mejillones cebra de las tuberías de agua [27] . Los iones de cobre son altamente tóxicos para los peces. La mayoría de las especies de algas se pueden controlar con concentraciones muy bajas de sulfato de cobre.
Reactivo analítico
Varias pruebas químicas utilizan sulfato de cobre. Se utiliza en la solución de Fehling y en la solución de Benedict para detectar azúcares reductores , que reducen el sulfato de cobre (II) azul soluble a óxido de cobre (I) rojo insoluble . El sulfato de cobre (II) también se utiliza en el reactivo de Biuret para detectar proteínas.
El sulfato de cobre se utiliza para analizar la sangre en busca de anemia . La sangre se sumerge en una solución de sulfato de cobre de gravedad específica conocida : la sangre con suficiente hemoglobina se hunde rápidamente debido a su densidad, mientras que la sangre que se hunde lentamente o no se hunde en absoluto tiene una cantidad insuficiente de hemoglobina. [28] Sin embargo, desde el punto de vista clínico, los laboratorios modernos utilizan analizadores de sangre automatizados para realizar determinaciones cuantitativas precisas de hemoglobina, a diferencia de los métodos cualitativos más antiguos. [ cita requerida ]
En una prueba de llama , los iones de cobre del sulfato de cobre emiten una luz verde intensa, un verde mucho más intenso que el de la prueba de llama del bario .
Síntesis orgánica
El sulfato de cobre se emplea en un nivel limitado en la síntesis orgánica . [29] La sal anhidra se utiliza como agente deshidratante para formar y manipular grupos acetal . [30] La sal hidratada se puede mezclar íntimamente con permanganato de potasio para dar un oxidante para la conversión de alcoholes primarios. [31]
Producción de rayón
La reacción con hidróxido de amonio produce sulfato de tetraaminocobre (II) o reactivo de Schweizer , que se utilizó para disolver la celulosa en la producción industrial de rayón .
Usos de nicho
El sulfato de cobre (II) ha atraído muchas aplicaciones específicas a lo largo de los siglos. En la industria, el sulfato de cobre tiene múltiples aplicaciones. En la impresión, es un aditivo para las pastas y pegamentos de encuadernación de libros para proteger el papel de las picaduras de insectos; en la construcción, se utiliza como aditivo para el hormigón para mejorar la resistencia al agua y evitar el crecimiento de plantas y hongos. El sulfato de cobre se puede utilizar como ingrediente colorante en obras de arte, especialmente vidrios y cerámicas. [32] El sulfato de cobre también se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales como agente colorante azul, pero no es seguro mezclar sulfato de cobre con cloratos al mezclar polvos para fuegos artificiales. [33]
El sulfato de cobre se utilizaba antiguamente para matar bromelias , que sirven como lugares de reproducción de mosquitos. [34] El sulfato de cobre se utiliza como molusquicida para tratar la esquistosomiasis en países tropicales. [32]
Arte
En 2008, el artista Roger Hiorns llenó un piso municipal impermeabilizado abandonado en Londres con 75.000 litros de solución acuosa de sulfato de cobre (II). La solución se dejó cristalizar durante varias semanas antes de drenar el piso, dejando paredes, suelos y techos cubiertos de cristales . La obra se titula Seizure [Seizure ]. [35] Desde 2011, se exhibe en el Yorkshire Sculpture Park [36] .
Aguafuerte
El sulfato de cobre (II) se utiliza para grabar placas de zinc, aluminio o cobre para la impresión calcográfica . [37] [38] También se utiliza para grabar diseños en cobre para joyería, como para Champlevé . [39]
Tintura
El sulfato de cobre (II) se puede utilizar como mordiente en la tintura vegetal . A menudo resalta los tonos verdes de los tintes específicos. [ cita requerida ]
Electrónica
Una solución acuosa de sulfato de cobre (II) se utiliza a menudo como elemento resistivo en resistencias líquidas . [ cita requerida ]
En la industria electrónica y microelectrónica, a menudo se utiliza un baño de CuSO 4 ·5H 2 O y ácido sulfúrico ( H 2 SO 4 ) para la electrodeposición de cobre. [40]
Otras formas de sulfato de cobre
El sulfato de cobre (II) anhidro se puede producir por deshidratación del sulfato de cobre pentahidratado, comúnmente disponible. En la naturaleza, se encuentra como el mineral muy raro conocido como calcocianita. [41] El pentahidrato también se encuentra en la naturaleza como calcantita . Otros minerales raros de sulfato de cobre incluyen bonattita (trihidrato), [42] bootita (heptahidrato), [43] y el compuesto monohidrato poitevinita. [44] [45] Se conocen muchos otros minerales de sulfato de cobre (II) más complejos, con sulfatos de cobre (II) básicos ambientalmente importantes como langita y posnjakita. [45] [46] [47]
Efectos toxicológicos
Las sales de cobre (II) tienen una DL50 de 100 mg/kg. [48] [49]
El sulfato de cobre (II) se utilizó en el pasado como emético . [50] Ahora se considera demasiado tóxico para este uso. [51] Todavía figura como antídoto en el Sistema de Clasificación Química Terapéutica Anatómica de la Organización Mundial de la Salud . [52]
Véase también
Referencias
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Bibliografía
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Enlaces externos
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