SOLFATO DI RAME (CUSO4): STRUTTURA, PROPRIETÀ, OTTENIMENTO, USI - CHIMICA - 2025

Il solfato di rame è un composto inorganico costituito dagli elementi rame (Cu), zolfo (S) e ossigeno (O). La sua formula chimica è CuSO ₄ . Il rame è nello stato di ossidazione +2, lo zolfo +6 e l'ossigeno ha una valenza di -2.

È un solido bianco che se esposto all'umidità dell'ambiente si trasforma nel suo blu pentaidrato CuSO _{4 •} 5H ₂ O. Il solido bianco si ottiene riscaldando il blu per eliminare l'acqua.

Solfato di rame anidro (CuSO ₄ ) (senza acqua nella sua struttura cristallina). W. Oelen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

È stato usato per secoli come agente antibatterico per curare le ferite negli esseri umani e negli animali. Funziona anche come fungicida, astringente, antidiarroico e per controllare le malattie intestinali negli animali. È anche usato come agente antifungino nelle piante.

Tuttavia, alcuni dei suoi usi sono stati interrotti perché il suo eccesso può essere tossico per l'uomo, gli animali e le piante. L'intervallo di concentrazione in cui può essere utilizzato è ristretto e dipende dalla specie.

È usato come catalizzatore nelle reazioni chimiche e come essiccante per solventi. Permette di migliorare la resistenza e la flessibilità di alcuni polimeri.

Quantità eccessive di questo composto possono essere dannose nel suolo, poiché è tossico per i microrganismi benefici per le piante.

Struttura

Il solfato di rame è costituito da uno ione rame (Cu ²⁺ ) e uno ione solfato (SO ₄ ^2- ).

Struttura ionica del solfato di rame (II). Autore: Marilú Stea.

A causa della perdita di due elettroni, lo ione rame (II) ha la seguente conformazione elettronica:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ⁹

Si può vedere che ha l'orbitale 3d incompleto (ha 9 elettroni invece di 10).

Nomenclatura

• Solfato di rame anidro
• Solfato di rame (II)
• Solfato rameico

Proprietà

Stato fisico

Solido bianco o bianco-verdastro sotto forma di cristalli.

Peso molecolare

159,61 g / mol

Punto di fusione

A 560 ° C si decompone.

Densità

3,60 g / cm ³

solubilità

22 g / 100 g di acqua a 25 ° C. Insolubile in etanolo.

Proprietà chimiche

Se sottoposto a umidità dell'aria inferiore a 30 ° C, diventa il composto pentaidrato CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Le sue soluzioni acquose sono blu a causa della formazione dello ione esaacuocopper (II) ²⁺ che produce detta colorazione. In questo ione due delle molecole d'acqua sono più lontane dall'atomo di metallo rispetto alle altre quattro.

Struttura deformata dello ione hexaacuocopper (II) ²⁺ . Benjah-bmm27 / Pubblico dominio. Fonte: Wikimedia Commons.

Ciò è dovuto al cosiddetto effetto Jahn-Teller, che prevede che questo tipo di sistema subirà la distorsione causata dal fatto che Cu ²⁺ ha una struttura elettronica che termina in d ⁹ , cioè un orbitale incompleto (sarebbe completo se sarebbe d ¹⁰ ).

Se si aggiunge ammoniaca (NH ₃ ) a queste soluzioni, si formano complessi in cui NH ₃ sposta successivamente le molecole d'acqua. Sono formati ad esempio da ²⁺ a ²⁺ .

Quando CuSO ₄ viene riscaldato fino alla decomposizione, emette gas tossici e si trasforma in ossido rameico CuO.

Ottenere

Il solfato di rame anidro può essere ottenuto per disidratazione totale del composto pentaidrato, che si ottiene riscaldandolo fino a quando le molecole d'acqua evaporano.

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

Il composto pentaidrato è blu, quindi quando l'acqua di cristallizzazione viene persa, si ottiene il CuSO ₄ bianco anidro.

applicazioni

Alcuni dei suoi usi si sovrappongono a quello del composto pentaidrato. Altri sono specifici per la sostanza anidra.

Come agente antibatterico

Ha un potenziale come agente antimicrobico. È stato utilizzato per migliaia di anni, anche nelle culture del Sud e Centro America, per prevenire l'infezione delle ferite mediante garze imbevute di una soluzione di questo composto.

Si stima che nel meccanismo della loro attività antibatterica gli ioni Cu ²⁺ formino chelati con enzimi cruciali per le funzioni cellulari dei batteri, disattivandoli. Inoltre inducono la formazione dei radicali idrossilici OH •, che danneggiano le membrane dei batteri e il loro DNA.

CuSO ₄ può funzionare contro alcuni batteri patogeni. Autore: Gerd Altmann. Fonte: Pixabay.

Recentemente è stato segnalato che tracce di CuSO ₄ possono aumentare l'attività antimicrobica di prodotti naturali ricchi di polifenoli, come estratti di melograno e infusi di alcuni tipi di piante di tè.

Nelle applicazioni veterinarie

È usato come antisettico e astringente per le mucose e per trattare congiuntivite e otite esterna. Viene utilizzato per effettuare bagni terapeutici o profilattici per evitare la decomposizione delle gambe di bovini, ovini e altri mammiferi.

Le soluzioni acquose di CuSO _{4 vengono} utilizzate per curare gli zoccoli dei bovini. Autori: Ingrid e Stefan Melichar. Fonte: Pixabay.

Serve come agente caustico per masse necrotiche sugli arti dei bovini, ulcere da stomatite e tessuto granulare di questi. È usato come fungicida nel trattamento della tigna e delle malattie fungine della pelle.

Viene anche usato come emetico (agente per indurre il vomito) in suini, cani e gatti; come astringente antidiarroico per i vitelli e per controllare la moniliasi intestinale nel pollame e la tricomoniasi nei tacchini.

Come integratore nell'alimentazione animale

Il solfato di rame è stato utilizzato come integratore in quantità molto piccole per nutrire bovini, suini e pollame. È usato per trattare la carenza di rame nei ruminanti. Nel caso di suini e pollame viene utilizzato come stimolante della crescita.

Il rame è stato identificato come essenziale per la biosintesi dell'emoglobina dei mammiferi, la struttura cardiovascolare, la sintesi del collagene osseo, i sistemi enzimatici e la riproduzione.

Come accennato nella sezione precedente, può anche essere somministrato come farmaco per il controllo delle malattie. Tuttavia, i livelli di integrazione e / o farmaci devono essere attentamente monitorati.

Il pollame e le loro uova possono essere influenzati da un eccesso di solfato di rame nella loro dieta. Autore: Pexels. Fonte: Pixabay.

Da una certa quantità, che dipende da ciascuna specie, possono verificarsi riduzione della crescita, perdita di appetito e peso, danni a determinati organi e persino la morte degli animali.

Ad esempio, nei polli, l'integrazione dello 0,2% o più riduce l'assunzione di cibo con la conseguente perdita di peso, diminuzione della produzione di uova e dello spessore del guscio.

Nelle applicazioni agricole

Nei sistemi di produzione biologica non è consentito l'uso di fungicidi sintetici, sono accettati solo prodotti a base di rame e zolfo, come il solfato di rame.

Ad esempio, alcuni funghi che attaccano le piante di melo, come la Venturia inaequalis, vengono uccisi con questo composto. Si ritiene che gli ioni Cu ²⁺ siano in grado di entrare nelle spore fungine, denaturare le proteine ​​e bloccare vari enzimi.

Il solfato di rame viene utilizzato per combattere alcuni funghi che attaccano le mele. Algirdas su lt.wikipedia / Dominio pubblico. Fonte: Wikimedia Commons.

Importanza del rame nelle piante

L'elemento rame è importante nei processi fisiologici delle piante come la fotosintesi, la respirazione e la difesa dagli antiossidanti. Sia la carenza di questo elemento che il suo eccesso generano specie reattive dell'ossigeno dannose per le loro molecole e strutture.

La gamma di concentrazioni di rame per una crescita e uno sviluppo ottimali delle piante è molto ristretta.

Effetti negativi sull'agricoltura

Quando questo prodotto viene utilizzato in eccesso nelle attività agricole può essere fitotossico, provocare lo sviluppo prematuro dei frutti e modificarne il colore.

Inoltre, il rame si accumula nel terreno ed è tossico per i microrganismi e i lombrichi. Ciò è in conflitto con il concetto di agricoltura biologica.

Sebbene CuSO ₄ sia utilizzato nell'agricoltura biologica, può essere dannoso per i lombrichi. Autore: Patricia Maine Degrave. Fonte: Pixabay.

Nella catalisi delle reazioni chimiche

Il CuSO ₄ anidro funge da catalizzatore per varie reazioni di composti carbonilici organici con dioli o loro epossidi, formando diossolani o acetonidi. Grazie a questo composto, le reazioni possono essere eseguite in condizioni miti.

Esempio di una reazione in cui CuSO ₄ anidro agisce da catalizzatore. Autore: Marilú Stea.

È stato anche riportato che la sua azione catalitica permette di disidratare gli alcoli secondari, terziari, benzilici e allilici alle loro corrispondenti olefine. La reazione viene eseguita in modo molto semplice.

L'alcol puro viene riscaldato insieme al CuSO ₄ anidro ad una temperatura di 100-160 ° C per un tempo di 0,5-1,5 ore. Ciò provoca la disidratazione dell'alcool e l'olefina viene distillata pura dalla miscela di reazione.

Disidratazione di un alcol mediante solfato di rame (II) anidro. Autore: Marilú Stea.

Come agente disidratante

Questo composto è utilizzato nei laboratori di chimica come essiccante. Viene utilizzato per disidratare liquidi organici come i solventi. Assorbe l'acqua, formando il composto pentaidrato CuSO _{4 •} 5H ₂ O.

Quando il CuSO ₄ bianco anidro assorbe l'acqua, si converte nel composto blu pentaidrato CuSO ₄ .5H ₂ O. Crystal Titan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Per migliorare i polimeri

Il CuSO ₄ anidro è stato utilizzato per migliorare le proprietà di alcuni polimeri consentendo loro di essere riciclabili.

Ad esempio, particelle del composto in acetone sono state miscelate con gomma acrilonitrile-butadiene in un mulino speciale, cercando di rendere le particelle di CuSO ₄ molto piccole.

Il solfato di rame migliora i punti di legame del polimero, formando una miscela con elevata resistenza, durezza e sorprendente flessibilità.

Nelle applicazioni terapeutiche interrotte

In passato, le soluzioni di solfato di rame venivano utilizzate per la lavanda gastrica quando qualcuno soffriva di avvelenamento da fosforo bianco. Tuttavia, la soluzione è stata prontamente agitata per evitare l'avvelenamento da rame.

Le soluzioni di questo composto sono state utilizzate anche insieme ad altre sostanze per applicazioni topiche su ustioni cutanee al fosforo.

A volte servivano in alcune forme di anemia nutrizionale nei bambini e nella carenza di rame in soggetti che ricevevano nutrizione parenterale, cioè persone che non possono nutrirsi per via orale.

Alcune lozioni per eczema, impetigine e intertrigine contenevano CuSO ₄ . Le soluzioni sono state utilizzate come astringenti nelle infezioni agli occhi. A volte i cristalli venivano applicati direttamente su ustioni o ulcere.

Tutte queste applicazioni non vengono più eseguite a causa della tossicità che l'eccesso di questo composto può indurre.

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