Thema der Biologie

Heute im BIO-UNTERRICHT: | Kupfersulfat ✔ |

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Kupfersulfat
__ Cu2+     __ S     __ O
Allgemeines
Name Kupfer(II)-sulfat
Andere Namen
  • Kupfer(II)-sulfat(VI)
  • Kupfervitriol
  • blauer Galitzenstein
  • Blaustein
Verhältnisformel CuSO4
CAS-Nummer
  • 7758-98-7
  • 7758-99-8 (Pentahydrat)
  • 10257-54-2 (Monohydrat)
ATC-Code

V03AB20

Kurzbeschreibung

weißes bis graues, geruchloses Pulver[1]
Hydrate: hellblaue bis leicht türkisfarbene Kristalle

Eigenschaften
Molare Masse 159,61 g·mol−1
249,69 g·mol−1 (Pentahydrat)
Aggregatzustand

fest

Dichte

3,60 g·cm−3
2,284 g·cm−3 (Pentahydrat, 25 °C)[1]

Schmelzpunkt

Zersetzung bei 560 °C[1]

Löslichkeit

leicht löslich in Wasser: 203 g·l−1 (20 °C)[1]

Sicherheitshinweise
Bitte die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
07 – Achtung 09 – Umweltgefährlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 302-319-315-410
P: 273-​305+351+338-​302+352 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Gesundheitsschädlich Umweltgefährlich
Gesundheits-
schädlich
Umwelt-
gefährlich
(Xn) (N)
R- und S-Sätze R: 22-36/38-50/53
S: (2)-22-60-61
MAK

0,1 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Aerosolteil)[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Kupfersulfat, früher auch Kupfervitriol (siehe Vitriole), ist das Kupfersalz der Schwefelsäure und besteht aus Cu2+-Kationen und SO42−-Anionen. Es ist ein farbloser, unbrennbarer Feststoff, der sehr gut wasserlöslich ist. Wasserhaltige Kupfersulfate (Hydrate), zum Beispiel das Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, haben eine blaue Farbe.

Vorkommen

CuSO4 · 5 H2O-Kristall

In der Natur kommt Kupfersulfat als Verwitterungsprodukt sulfidischer Kupfererze als krustenförmige, körnige oder faserige Aggregate vor. Die wasserfreie Form (CuSO4) tritt in der Natur nicht auf, sondern ausschließlich das Kupfersulfat-Pentahydrat (CuSO4 · 5 H2O) als seltenes Mineral Chalkanthit. Aufgrund der sehr guten Wasserlöslichkeit von Kupfersulfat bleibt es jedoch nur in sehr trockenen Klimagebieten erhalten und wird daher nur in Wüsten wie beispielsweise der Atacama (Chile) gefunden.

Gewinnung und Darstellung

Im Labor lässt sich Kupfersulfat beispielsweise aus Kupferhydroxid und Schwefelsäure herstellen:

$ \mathrm{\ Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \longrightarrow} $ $ \mathrm{\ CuSO_4 + 2\ H_2O} $

Technisch wird Kupfersulfat durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Kupferoxide oder Kupfersulfide gewonnen.

$ \mathrm{\ CuO + H_2SO_4 \longrightarrow} $ $ \mathrm{\ CuSO_4 + H_2O} $
$ \mathrm{\ CuS + H_2SO_4 \longrightarrow} $ $ \mathrm{\ CuSO_4 + H_2S} $

Kupfersulfat ist das mit Abstand wichtigste Kupfersalz.

Eigenschaften

Kupfersulfat ist in Wasser gut, in den meisten organischen Lösungsmitteln nicht löslich. In Glycerin löst es sich mit smaragdgrüner Farbe. Bei starkem Erhitzen (ab 340 °C) zerfällt das wasserfreie Kupfersulfat in Kupfer(II)-oxid und Schwefeltrioxid.

Hydrate

Neben der wasserfreien Verbindung treten noch kristallwasserhaltige Kupfer(II)-sulfat-Hydrate auf. Am geläufigsten ist das Pentahydrat (CuSO4 · 5 H2O). Weiterhin existieren auch ein Trihydrat (CuSO4 · 3 H2O) und Kupfer(II)-sulfat-Monohydrat (CuSO4 · H2O). Nachfolgend sind die Eigenschaften der Hydrate aufgeführt, die von denen der wasserfreien Verbindung abweichen, sofern diese zur Verfügung standen.

Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat

Kristallwasserverlust bei CuSO4 · 5 H2O (TGA/DTA)

Kupfersulfat-Pentahydrat CuSO4 · 5 H2O (Kupfer(II)-tetraoxosulfat(VI)-Pentahydrat, Mineralname: Chalkanthit) bildet trikline Kristalle mit blauer Farbe, die beim Erhitzen nach und nach ihr Kristallwasser abgeben und schließlich zu farblosem Kupfersulfat-Anhydrat werden. Bei 95 °C spalten sich zwei Wassermoleküle ab, es entsteht das Trihydrat. Weitere zwei Wassermoleküle werden bei 116 °C abgespalten, das letzte bei 200 °C, dabei verlieren die Kristalle ihre blaue Farbe und werden zu farblosem Kupfersulfat CuSO4. Dieser Vorgang ist umkehrbar, beim Auflösen des wasserfreien Anhydrats in Wasser färbt sich die Lösung durch Hydratation der Cu2+-Ionen blau und erwärmt sich dabei (Hydrationsenergie). Aus der Lösung kann durch Verdunstung des Wassers wieder das blaue Kupfersulfat-Pentahydrat kristallisieren. Die chemische Formel des Pentahydrats sollte besser gemäß [Cu(H2O)4]SO4 · H2O geschrieben werden, da in der Kristallstruktur vier Wassermoleküle direkt an die Kupfer(II)-Ionen koordiniert sind und diese quadratisch-planar umgeben.

  • Kurzbeschreibung: blauer, geruchloser Feststoff
  • Kristallwasserabgabe: 88–245 °C
  • thermische Zersetzung: 340–650 °C
  • Löslichkeit: leicht löslich in Wasser: 317 g/l

Verwendung

Kupfersulfat wird für eine Vielzahl von Prozessen und Reaktionen verwendet, so zum Verkupfern, zur Herstellung von kupferhaltigen Farben, zur Kupferstichätzung, in der Medizin als zusammenziehendes (adstringierendes) Mittel, früher auch als Brechmittel (es schmeckt unangenehm bitter, ist aber nicht als ungiftig anzusehen), in Silvester-Raketen (erzeugt einen bläulich-grünen Farbton) und weiteren Anwendungen.

Galvanotechnik

Kupfersulfat wird zur galvanischen Verkupferung in der Galvanotechnik und in Form der Oettelsche Lösung in der Coulometrie zur Bestimmung von exakten Ladungsmengen verwendet.

Kennzeichnung

Kupfersulfat findet man auch als Zusatz in Anreißfarben, welche vor dem Anreißen einer metallischen Oberfläche auf dieselbe gestrichen wird, um den eigentlichen Riss nach dem Anreißen besser sichtbar zu machen.

Pflanzenschutz

Kupfersulfatlösung gemischt mit Calciumhydroxid-Suspension wurde früher als Bordeauxbrühe im Weinbau zur Bekämpfung von Pilzerkrankungen eingesetzt. Heute setzt man Pflanzenschutzmittel ein, die Kupfersulfat oder andere Kupferverbindungen enthalten. Moderne, kupferhaltige Pflanzenschutzmittel sind besser formuliert und haben geringere Konzentration an Kupfersulfat, Kupferoxychlorid, Kupferhydroxid oder Kupferoktanoat. Wegen möglicher Bodenbelastung mit Kupfersalzen wird nach Alternativen gesucht (z. B. Phosphonate).

Der Integrierte Weinbau und der Biologische Weinbau haben die Anzahl der Ausbringungen von kupferhaltigen Mitteln beschränkt. Jedoch haben kupferhaltige Mittel im Bioweinbau eine zentrale Bedeutung bei der Peronosporabekämpfung.

Trocknungsmittel

Trockenes Kupfersulfat (weiß) und mittig nach Zugabe von Wasser: Kupfersulfat-Pentahydrat (hellblau)

Das wasserfreie, weiße Kupfersulfat dient als Trocknungsmittel (beispielsweise zur Herstellung von wasserfreiem Ethanol) und zum Nachweis von Wasser, wobei es sich, durch Einlagerung von Kristallwasser, blau färbt.

Kristallzüchtung

Kupfersulfat wird, besonders in der Schule, sehr gerne zum Kristallzüchten verwendet.

Schwimmbäder

In Kombination mit Ammoniumsulfat wird Kupfersulfat gegen Algen in Schwimmbädern eingesetzt. Das Kupfersulfat verfärbt keineswegs das Wasser, allerdings kann es durch Kupfersulfat zu Grünfärbung von Haaren kommen.

Medizin

Die paramagnetische Eigenschaft von Kupfersulfat macht die Nutzung als Kontrastmittel in der Magnetresonanzspektroskopie (NMR) möglich. Im Deutschen Arzneibuch ist wasserfreies Kupfer(II)-sulfat monographiert, im Europäischen Arzneibuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat. Kupfersulfat wurde früher äußerlich als Ätzmittel, als Adstringenz und in der Wundbehandlung, innerlich als Brechmittel, zur Stillung von Blutungen und als Gegenmittel gegen Phosphorvergiftung verwendet. In der Schäferei bzw. Veterinärmedizin wird Kupfersulfat zur Behandlung der Moderhinke, einer bakteriellen Erkrankung der Klauen bei Schafen, eingesetzt.

Biologische Bedeutung

Kupfersulfat ist für lebende Organismen sehr giftig und hat in Gewässern schädliche Wirkungen. Das wassergefährdende Salz ist in der Wassergefährdungsklasse 2 eingestuft.

Sicherheitshinweise

Bei Kontakt mit starken Reduktionsmitteln (z. B. feingepulvertem Magnesium) oder Hydroxylamin kann es zu gefährlichen Reaktionen mit starker Hitzeentwicklung kommen.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Eintrag zu Kupfersulfat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Mär. 2008 (JavaScript erforderlich).
  2. 2,0 2,1

Literatur

Weblinks

 Commons: Copper(II) sulfate – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

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