El sulfato de cobre (II) , también conocido como sulfato de cobre , es un compuesto inorgánico con la fórmula química CuSO4 . 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 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 está unido a cuatro ligandos de agua. Los centros Cu(II)(H 2 O) 4 están interconectados por aniones sulfato para formar cadenas. [15]
El sulfato de cobre se produce industrialmente tratando el cobre metálico con ácido sulfúrico concentrado caliente u óxidos de cobre con ácido sulfúrico diluido. Para uso en laboratorio, generalmente se compra sulfato de cobre. El sulfato de cobre también se puede producir lixiviando lentamente en el aire mineral de cobre de baja ley ; Se pueden utilizar bacterias para acelerar el proceso. [dieciséis]
El sulfato de cobre comercial suele tener aproximadamente un 98 % de sulfato de cobre puro y puede contener trazas de agua. El sulfato de cobre anhidro tiene 39,81% de cobre y 60,19% de sulfato en masa, y en su forma azul hidratada, tiene 25,47% de cobre, 38,47% de sulfato (12,82% de azufre) y 36,06% de agua en masa. Se proporcionan cuatro tipos de tamaño de cristal según su uso: cristales grandes (10 a 40 mm), cristales pequeños (2 a 10 mm), cristales de nieve (menos de 2 mm) y polvo barrido por el viento (menos de 0,15 mm). [dieciséis]
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 tanto, tales soluciones reaccionan con ácido clorhídrico concentrado para dar tetraclorocuprato (II):
De manera similar, el tratamiento de tales soluciones con zinc da cobre metálico, como se describe en esta ecuación simplificada: [19]
Otro ejemplo de estas reacciones de sustitución de un solo metal se produce cuando se sumerge un trozo de hierro en una solución de sulfato de cobre:
En la educación secundaria y en la enseñanza de química general, el sulfato de cobre se utiliza como electrolito para celdas galvánicas , generalmente como solución catódica. Por ejemplo, en una celda de zinc/cobre, el ion cobre en una solución de sulfato de cobre absorbe electrones del zinc y forma cobre metálico. [20]
El sulfato de cobre se incluye comúnmente en los juegos de química para adolescentes y en los experimentos de estudiantes universitarios. [21] A menudo se utiliza para cultivar cristales en escuelas y en experimentos de revestimiento de cobre a pesar de su toxicidad. El sulfato de cobre se utiliza 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 pentahidrato , 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 pentahidrato se evapora. Cuando luego se agrega agua al compuesto anhidro, vuelve a su forma pentahidrato, recuperando su color azul. [22] El sulfato de cobre (II) pentahidratado se puede producir fácilmente mediante cristalización en una solución como sulfato de cobre (II), que es higroscópico .
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 alguicida más eficaz". [23] [24]
La mezcla bordelesa , 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 .
Una solución diluida de sulfato de cobre se usa para tratar infecciones parasitarias en peces de acuario , [26] y también se usa para eliminar caracoles de acuarios y 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.
Varias pruebas químicas utilizan sulfato de cobre. Se utiliza en la solución de Fehling y en la solución de Benedict para probar los 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 introduce en una solución de sulfato de cobre de peso específico conocido : la sangre con suficiente hemoglobina se hunde rápidamente debido a su densidad, mientras que la sangre que desciende lentamente o no desciende en absoluto tiene una cantidad insuficiente de hemoglobina. [28] Sin embargo, clínicamente relevantes, los laboratorios modernos utilizan analizadores de sangre automatizados para determinaciones cuantitativas precisas de hemoglobina, a diferencia de los medios cualitativos más antiguos. [ cita necesaria ]
En una prueba de llama , los iones de cobre del sulfato de cobre emiten una luz verde intensa, un verde mucho más intenso que la prueba de llama de bario .
El sulfato de cobre se emplea en un nivel limitado en 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 obtener un oxidante para la conversión de alcoholes primarios. [31]
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 .
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 imprenta es un aditivo para pastas y pegamentos de encuadernación 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 que crezca algo en él. El sulfato de cobre se puede utilizar como ingrediente colorante en obras de arte, especialmente en vasos y cerámica. [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 utilizó alguna vez para matar las bromelias , que sirven como criaderos de mosquitos. [34] El sulfato de cobre se utiliza como molusquicida para tratar la bilharzia en los países tropicales. [32]
En 2008, el artista Roger Hiorns llenó un piso municipal abandonado e impermeabilizado en Londres con 75.000 litros de una solución acuosa de sulfato de cobre (II). La solución se dejó cristalizar durante varias semanas antes de drenar el apartamento, dejando paredes, suelos y techos cubiertos de cristal . La obra se titula Incautación . [35] Desde 2011, se exhibe en el Yorkshire Sculpture Park . [36]
El sulfato de cobre (II) se utiliza para grabar placas de zinc, aluminio o cobre para el grabado calcográfico . [37] [38] También se utiliza para grabar diseños en cobre para joyería, como Champlevé . [39]
El sulfato de cobre (II) se puede utilizar como mordiente en teñidos vegetales . A menudo resalta los tintes verdes de los tintes específicos. [ cita necesaria ]
A menudo se utiliza una solución acuosa de sulfato de cobre (II) como elemento resistivo en resistencias líquidas . [ cita necesaria ]
En la industria electrónica y microelectrónica se utiliza a menudo un baño de CuSO 4 ·5H 2 O y ácido sulfúrico ( H 2 SO 4 ) para la electrodeposición de cobre. [40]
El sulfato de cobre (II) anhidro se puede producir mediante la deshidratación del sulfato de cobre pentahidratado comúnmente disponible. En la naturaleza, se encuentra como un 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 monohidratado poitevinita. [44] [45] Se conocen muchos otros minerales de sulfato de cobre (II) más complejos, con sulfatos de cobre (II) básicos ambientalmente importantes como la langita y la posnjakita. [45] [46] [47]
Las sales de cobre (II) tienen una LD50 de 100 mg/kg. [48] [49] Es lo suficientemente inofensivo como para ser un componente de rutina de los experimentos de la escuela secundaria y para usarse ampliamente en lagos donde se puede nadar para controlar las algas.
El sulfato de cobre (II) se utilizaba antiguamente 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]
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