硫酸銅(II)

硫酸銅(II)
	; CuSO 4 ·5H 2 Oの結晶
	; 銅、Cu 硫黄、S 酸素、O 水素、H; 五水和物の構造の一部; （硫酸塩結合Cu(H 2 O)2歳以上4センター）
	; CuSO 4 ·5H 2 Oの結晶構造の単位胞（水素結合は黒色） ;
名前
	IUPAC名硫酸銅(II)
	その他の名前硫酸銅; 青硫酸塩（五水和物）; ブルーストーン（五水和物）; ボナタイト（三水和鉱物）; ブーサイト（七水和鉱物）; 黄銅鉱（五水和物鉱物）; 黄銅石（鉱物）; 硫酸銅五水和物
識別子
CAS番号	7758-98-7 (無水) ; 7758-99-8 (五水和物) ; 16448-28-5 (三水和物) ; 19086-18-1 (七水和物) ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
チェビ	チェビ:23414 ;
チェムBL	チェルノブイリ ;
ケムスパイダー	22870 ;
ECHA 情報カード	100.028.952
EC番号	231-847-6;
グメリン参照	8294
ケッグ	C18713 ;
パブケム CID	24462;
RTECS番号	GL8800000（無水）; GL8900000（五水和物）;
ユニ	KUW2Q3U1VV （無水） ; LRX7AJ16DT （五水和物） ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ６０３４４７９;
	InChI InChI=1S/Cu・H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 キー: ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L ; InChI=1/Cu.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2 キー: ARUVKPQLZAKDPS-NUQVWONBAI;
	笑顔 [O-]S(=O)(=O)[O-].[Cu+2];
プロパティ
化学式	CuSO 4 (無水) CuSO 4 ·5H 2 O (五水和物) ;
モル質量	159.60 g/mol（無水）; 249.685 g/mol（五水和物）
外観	灰白色（無水）; 青色（五水和物）
密度	3.60 g/cm 3（無水）; 2.286 g/cm 3（五水和物）
融点	110 °C (230 °F; 383 K)で分解する 560℃で分解する（五水和物） 590℃で完全に分解する（無水）
沸点	650℃で酸化銅に分解する
水への溶解度	五水和物 ; 316 g/L (0 °C) ; 2033 g/L (100 °C)無水 ; 168 g/L (10 °C) ; 201 g/L (20 °C) ; 404 g/L (60 °C) ; 770 g/L (100 °C)
溶解度	無水エタノール; に不溶五水和物メタノール; に可溶 10.4 g/L (18 °C)エタノールおよびアセトンに不溶; ;
磁化率（χ）	1330·10 −6 cm 3 /モル
屈折率( n D )	1.724–1.739（無水）; 1.514–1.544（五水和物）
構造
結晶構造	斜方晶系（無水、黄銅鉱）、空間群Pnma、oP24、a = 0.839 nm、b = 0.669 nm、c = 0.483 nm。; 三斜晶系（五水和物）、空間群P 1、aP22、a = 0.5986 nm、b = 0.6141 nm、c = 1.0736 nm、α = 77.333°、β = 82.267°、γ = 72.567°
熱化学
標準モル; エントロピー ( S ⦵ 298 )	5 J/(K·モル)
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	−769.98 kJ/モル
薬理学
ATCコード	V03AB20 ( WHO )
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	2 0 1
引火点	不燃性
	致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50 (平均投与量)	300 mg/kg（経口、ラット） 87 mg/kg（経口、マウス）
	NIOSH（米国健康暴露限界）：
PEL (許可)	TWA 1 mg/m 3（銅として）
REL (推奨)	TWA 1 mg/m 3（銅として）
IDLH（差し迫った危険）	TWA 100 mg/m 3（銅として）
安全データシート（SDS）	無水; 五水和物
関連化合物
その他の陽イオン	硫酸鉄(II); 硫酸マンガン(II); 硫酸ニッケル(II); 硫酸亜鉛;
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

硫酸銅(II)は、化学式Cu SO ₄の無機化合物である。これは水和物CuSO ₄ · n H ₂ Oを形成し、nは1から7の範囲である。明るい青色の結晶である五水和物( n = 5)は、硫酸銅(II)の最も一般的な水和物であるが、^[10]無水形態は白色である。^[11]五水和物の古い名前には、ブルービトリオール、ブルーストーン、^[12]銅ビトリオール、^[13]およびローマンビトリオールなどがある。^[14]これは発熱的に水に溶解し、八面体分子構造を持つアクア錯体[Cu(H ₂ O) ₆ ] ²⁺を与える。固体五水和物の構造は、銅がやはり八面体であるが4つの水リガンドに結合したポリマー構造を明らかにする。 Cu (II)(H ₂ O) ₄中心は硫酸アニオンによって相互に結合して鎖を形成する。^[15]

準備と発生

硫酸銅は、銅金属を高温の濃硫酸で処理するか、酸化銅を希硫酸で処理することで工業的に生産されます。実験室で使用する場合は、硫酸銅を購入するのが一般的です。硫酸銅は、低品位の銅鉱石を空気中でゆっくりと浸出させることによっても生成できます。このプロセスを早めるためにバクテリアが使用されることもあります。^[16]

市販の硫酸銅は通常、約98％の純粋な硫酸銅で、微量の水が含まれている場合があります。無水硫酸銅は、質量比で銅39.81％、硫酸60.19％であり、青色の含水型では、質量比で銅25.47％、硫酸38.47％（硫黄12.82％）、水36.06％です。用途に応じて、大きな結晶（10〜40 mm）、小さな結晶（2〜10 mm）、雪の結晶（2 mm未満）、風に吹かれた粉末（0.15 mm未満）の4種類の結晶サイズが用意されています。 ^[16]

化学的性質

硫酸銅(II)五水和物は融解する前に分解する。63℃（145℉）で加熱すると2つの水分子が失われ、続いて109℃（228℉）でさらに2つの水分子が失われ、200℃（392℉）で最後の水分子が失われる。^[17]^[18]

硫酸銅水溶液の化学は、硫酸塩が銅に結合していないため、単純に銅アクア錯体の化学です。したがって、このような溶液は濃塩酸と反応してテトラクロロ銅酸塩(II)を生成します。

Cu ²⁺ + 4 Cl ⁻ → [CuCl ₄ ] ²⁻

同様に、このような溶液を亜鉛で処理すると、次の簡略化された式で表される金属銅が得られます。^[19]

CuSO ₄ + Zn → Cu + ZnSO ₄

このような単一金属置換反応のさらなる例は、鉄片を硫酸銅の溶液に浸したときに起こります。

Fe + CuSO ₄ → FeSO ₄ + Cu

高校や一般化学教育では、硫酸銅はガルバニ電池の電解質として、通常は陰極溶液として使用されます。たとえば、亜鉛/銅電池では、硫酸銅溶液中の銅イオンが亜鉛から電子を吸収し、金属銅を形成します。^[20]

Cu ²⁺ + 2e ⁻ → Cu (カソード)、E ^°_セル= 0.34 V

硫酸銅は、10代の化学セットや学部生の実験によく含まれています。^[21]毒性があるにもかかわらず、学校での結晶の成長や銅の電気めっきの実験でよく使用されます。硫酸銅は、スチールウールまたはマグネシウムリボンをCuSO ₄の水溶液に入れる発熱反応を示すためによく使用されます。これは、鉱物の水和の原理を示すために使用されます。青色の五水和物の形を加熱すると、硫酸銅が白色の無水形に変わり、五水和物の形に存在していた水が蒸発します。次に、無水化合物に水を加えると、五水和物の形に戻り、青色に戻ります。^{[22]硫酸銅(II)五水和物は、}吸湿性のある硫酸銅(II)として溶液から結晶化することで簡単に生成できます。

用途

殺菌剤および除草剤として

硫酸銅は、富栄養化の影響を受ける湖沼や淡水域の藻類の駆除に使用されてきた。「最も効果的な藻類駆除法」である。^[23]^[24]

ボルドー液は、硫酸銅(II)( CuSO ₄ )と水酸化カルシウム( Ca(OH) ₂ )の懸濁液であり、ブドウ、メロン、その他のベリー類の真菌を防除するために使用されます。^[25]硫酸銅の水溶液と消石灰の懸濁液を混合して生成されます。

硫酸銅の希釈溶液は、観賞魚の寄生虫感染症の治療に使用され、^[26]また、水槽からカタツムリや水道管からゼブラ貝を取り除くのにも使用されます。^[27]銅イオンは魚に対して非常に有毒です。ほとんどの藻類は、非常に低濃度の硫酸銅で制御できます。

分析試薬

いくつかの化学検査では硫酸銅が使用されています。硫酸銅はフェーリング溶液やベネディクト溶液で還元糖の検査に使用され、可溶性の青色硫酸銅(II)を不溶性の赤色酸化銅(I)に還元します。硫酸銅(II)はビウレット試薬でも使用され、タンパク質の検査に使用されます。

硫酸銅は貧血の血液検査に使用されます。血液は比重がわかっている硫酸銅溶液に滴下されます。十分なヘモグロビンを含む血液は密度が高いため急速に沈みますが、沈みが遅い、または全く沈まない血液はヘモグロビンの量が不十分です。^[28] しかし、臨床上、現代の研究室では、古い定性的な手段ではなく、自動血液分析装置を使用して正確な定量的なヘモグロビン測定を行っています。^[要出典]

炎色試験では、硫酸銅の銅イオンは深緑色の光を発します。これはバリウムの炎色試験よりもはるかに深緑色です。

有機合成

硫酸銅は有機合成において限られたレベルで使用されている。^{[29]無水塩は}アセタール基の形成と操作のための脱水剤として使用される。 ^{[30]水和塩は}過マンガン酸カリウムと密接に混合して第一級アルコールの変換のための酸化剤を与えることができる。 ^[31]

レーヨン生産

水酸化アンモニウムとの反応により、テトラアンミン銅(II)硫酸塩、またはシュバイツァー試薬が生成され、これはレーヨンの工業生産においてセルロースを溶解するために使用されました。

ニッチな用途

硫酸銅(II)は何世紀にもわたって多くのニッチな用途に利用されてきました。産業界では硫酸銅はさまざまな用途に使用されています。印刷業界では製本糊や接着剤に添加して紙を虫刺されから守ります。建築業界ではコンクリートに添加して耐水性を高め、コンクリートに何かが生えないようにします。硫酸銅は芸術作品、特にガラスや陶器の着色成分として使用できます。^[32]硫酸銅は花火の製造にも青色着色剤として使用されますが、花火の粉末を混ぜるときに硫酸銅を塩素酸塩と混ぜるのは安全ではありません。^[33]

硫酸銅はかつて、蚊の繁殖地となるアナナスを殺すために使われていました。 ^[34]硫酸銅は熱帯諸国でビルハルツ住血吸虫症の治療に軟体動物駆除剤として使われています。 ^[32]

美術

2008年、アーティストのロジャー・ヒオーンズは、ロンドンの防水加工が施された放棄された公営アパートに75,000リットルの硫酸銅(II)水溶液を注ぎました。数週間放置して溶液が結晶化した後、アパートの水を抜き、壁、床、天井を結晶で覆った作品です。この作品はSeizureと題されています。^{[35] 2011年以来、}ヨークシャー彫刻公園で展示されています。^[36]

エッチング

硫酸銅(II)は、凹版印刷用の亜鉛、アルミニウム、銅板をエッチングするために使用されます。^[37]^{[38]また、}シャンルヴェなどの宝飾品用の銅にデザインをエッチングするのにも使用されます。^[39]

染色

硫酸銅(II)は植物染色の媒染剤として使用できます。特定の染料の緑色を強調することがよくあります。^[^{引用が必要}^]

エレクトロニクス

硫酸銅(II)の水溶液は、液体抵抗器の抵抗素子としてよく使用されます。^[要出典]

電子・マイクロエレクトロニクス産業では、銅の電気めっきにCuSO ₄ ·5H ₂ Oと硫酸（H ₂ SO ₄ ）の浴がよく使用されます。 ^[40]

その他の硫酸銅の形態

無水硫酸銅(II)は、一般的に入手可能な五水和硫酸銅を脱水することで生成できます。自然界では、黄銅鉱として知られる非常に希少な鉱物として見つかります。^{[41]五水和物は、}黄銅鉱としても自然界に存在します。その他の希少な硫酸銅鉱物には、ボナタイト（三水和物）^{[42] 、} ブータイト（七水和物）^[43] 、および一水和化合物のポワトビナイトがあります。^[44]^[45]他にも、より複雑な硫酸銅(II)鉱物が数多く知られており、ランジャイトやポスニャカイトのような環境的に重要な基本的な硫酸銅(II)があります。^[45]^[46]^[47]

硫酸銅(II)の形態

無水CuSO4
硫酸銅(II)一水和物
硫酸銅(II)五水和物
希少鉱物ブースサイト（CuSO ₄・7H ₂ O）

毒性効果

銅(II)塩のLD50は100mg/kgである。^[48]^[49]

硫酸銅(II)は過去に催吐剤として使用されていました。^[50]現在ではこの用途には毒性が強すぎると考えられています。^[51]世界保健機関の解剖学的治療化学物質分類システムでは、今でも解毒剤として記載されています。^[52]

参照

参考文献

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外部リンク

ウィキメディア・コモンズの硫酸銅(II)に関連するメディア
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国際化学物質安全性カード 1416
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