كبريتات النحاس (II)

كبريتات النحاس الثنائي مركب غير عضوي صيغته الكيميائية CuSO₄ . يُكوّن هيدرات CuSO₄ · nH₂O ، حيث تتراوح قيمة n من ₁ إلى 7. يُعدّ خماسي الهيدرات ( n = 5 ₎ ، وهو بلورة زرقاء زاهية ، أكثر هيدرات كبريتات النحاس الثنائي شيوعًا، ^{[ 10} _] بينما يكون شكله اللامائي أبيض اللون. ^{[ 11 ] من الأسماء} القديمة لخماسي الهيدرات: الزاج الأزرق ، والحجر الأزرق ، ^{[ 12 ]} وزاج النحاس ، ^{[ 13 ]} والزاج الروماني . ^{[ 14 ]} يذوب خماسي الهيدرات في الماء طاردًا للحرارة ليعطي المركب المائي [ Cu(H₂O ₎ ₆ _] ²⁺ ^، ذو الشكل الجزيئي ثماني السطوح . يكشف تركيب خماسي الهيدرات الصلب عن بنية بوليمرية يكون فيها النحاس ثماني السطوح أيضًا ولكنه مرتبط بأربع جزيئات ماء. تتصل مراكز Cu(II)(H ₂ O) ₄ ببعضها البعض بواسطة أنيونات الكبريتات لتشكيل سلاسل. ^{[ 15 ]}

يُنتج كبريتات النحاس صناعيًا بمعالجة معدن النحاس بحمض الكبريتيك المركز الساخن ، أو أكاسيد النحاس بحمض الكبريتيك المخفف. أما للاستخدام المختبري، فيُشترى كبريتات النحاس عادةً. كما يُمكن إنتاج كبريتات النحاس عن طريق ترشيح خام النحاس منخفض الجودة ببطء في الهواء؛ ويمكن استخدام البكتيريا لتسريع العملية. ^{[ 16 ]}

عادةً ما يكون كبريتات النحاس التجاري نقيًا بنسبة 98% تقريبًا، وقد يحتوي على آثار من الماء. يتكون كبريتات النحاس اللامائي من 39.81% نحاس و60.19% كبريتات من حيث الكتلة، أما في صورته المائية الزرقاء، فيتكون من 25.47% نحاس، و38.47% كبريتات (12.82% كبريت)، و36.06% ماء من حيث الكتلة. تُصنّف البلورات  إلى أربعة أحجام حسب الاستخدام: بلورات كبيرة (10-40 مم)، بلورات صغيرة (2-10  مم)، بلورات ثلجية (أقل من 2  مم)، ومسحوق ناعم (أقل من 0.15  مم). ^{[ 16 ]}

يتحلل خماسي هيدرات كبريتات النحاس الثنائي قبل انصهاره. يفقد جزيئين من الماء عند تسخينه إلى 63 درجة مئوية (145 درجة فهرنهايت) ، ثم جزيئين آخرين عند 109 درجة مئوية (228 درجة فهرنهايت)، وأخيراً يفقد جزيء الماء الأخير عند 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) . ^{[ 17 ] [ 18 ]}      

إن كيمياء كبريتات النحاس المائية هي ببساطة كيمياء معقد النحاس المائي ، حيث لا ترتبط الكبريتات بالنحاس في هذه المحاليل. وبالتالي، تتفاعل هذه المحاليل مع حمض الهيدروكلوريك المركز لإنتاج رباعي كلورو النحاس (II).

Cu ²⁺ + 4 Cl ⁻ → [ CuCl ₄ ] ²⁻

وبالمثل، فإن معالجة هذه المحاليل بالزنك تعطي النحاس المعدني، كما هو موضح في هذه المعادلة المبسطة: ^{[ 19 ]}

CuSO₄ + _Zn → Cu + _ZnSO₄

ويحدث مثال آخر على تفاعلات استبدال المعادن المفردة هذه عندما يتم غمر قطعة من الحديد في محلول كبريتات النحاس:

Fe + CuSO ₄ → FeSO ₄ + Cu

في تدريس الكيمياء في المرحلة الثانوية والتعليم العام، يُستخدم كبريتات النحاس كمحلول إلكتروليتي للخلايا الجلفانية ، وعادةً ما يكون محلولًا للكاثود. على سبيل المثال، في خلية الزنك/النحاس، يمتص أيون النحاس في محلول كبريتات النحاس إلكترونًا من الزنك ويشكل نحاسًا فلزيًا. ^{[ 20 ]}

Cu ²⁺ + 2e ⁻ → Cu (الكاثود) , E ^° _الخلية = 0.34 فولت

يُعد كبريتات النحاس من المواد الشائعة في مجموعات الكيمياء للمراهقين وتجارب طلاب المرحلة الجامعية. ^{[ 21 ]} ويُستخدم غالبًا لإنماء البلورات في المدارس وفي تجارب الطلاء الكهربائي بالنحاس على الرغم من سميته. يُستخدم كبريتات النحاس عادةً لتوضيح تفاعل طارد للحرارة ، حيث يُوضع سلك فولاذي أو شريط من المغنيسيوم في محلول مائي من كبريتات النحاس (CuSO₄ ₎ . ويُستخدم لتوضيح مبدأ تميؤ المعادن . عند تسخين الشكل الخماسي المائي ، وهو أزرق اللون، يتحول كبريتات النحاس إلى الشكل اللامائي الأبيض، بينما يتبخر الماء الموجود في الشكل الخماسي المائي. وعند إضافة الماء إلى المركب اللامائي، يعود إلى الشكل الخماسي المائي، مستعيدًا لونه الأزرق. ويمكن إنتاج كبريتات النحاس (II) الخماسية المائية بسهولة عن طريق التبلور من محلول كبريتات النحاس (II)، وهي مادة مسترطبة .

يمكن إنتاج كبريتات النحاس (II) اللامائية عن طريق تجفيف كبريتات النحاس الخماسية المائية الشائعة. توجد في الطبيعة على شكل معدن نادر جدًا يُعرف باسم الكالكوسيانيت . ^{[ 41 ]} كما توجد الكبريتات الخماسية المائية في الطبيعة على شكل الكالكانيت . تشمل معادن كبريتات النحاس النادرة الأخرى البوناتيت (ثلاثي الهيدرات)، ^{[ 42 ]} والبوثيت (سباعي الهيدرات)، ^{[ 43 ]} ومركب البويتيفينيت أحادي الهيدرات. ^{[ 44 ] [ 45 ]} هناك العديد من معادن كبريتات النحاس (II) الأخرى الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك كبريتات النحاس (II) القاعدية ذات الأهمية البيئية مثل اللانجيت والبوسنياكيت. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]}

تبلغ الجرعة المميتة الوسطية (LD50) لأملاح النحاس (II) 100  ملغم/كغم. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

استُخدم كبريتات النحاس الثنائي في الماضي كمقيء . [ ^{50 ] ويُعتبر} الآن شديد السمية لهذا الاستخدام. ^{[ 51 ]} ومع ذلك، لا يزال مُدرجًا كترياق في نظام التصنيف الكيميائي العلاجي التشريحي لمنظمة الصحة العالمية . ^{[ 52 ]}

• الكالكانثوم
• الزاج

• هاينز، ويليام م.، محرر. (2011). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 92) . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1439855119.

• وسائط متعلقة بكبريتات النحاس (II) على ويكيميديا ​​كومنز
• بطاقة السلامة الكيميائية الدولية 0751
• بطاقة السلامة الكيميائية الدولية رقم 1416
• قائمة الملوثات الوطنية - صحيفة حقائق عن النحاس ومركباته