Síran meďnatý: Vlastnosti, príprava a využitie

Síran meďnatý, chemická zlúčenina so vzorcom CuSO₄, je charakteristický modrý prášok, ktorý nachádza široké uplatnenie v mnohých priemyselných odvetviach. Je to soľ kyseliny sírovej a medi, ktorá vzniká pri druhom stupni oxidácie medi. Táto anorganická zlúčenina sa vyskytuje vo forme kryštalického prášku bez zápachu, ktorý má vynikajúcu schopnosť absorbovať vodu.

V bezvodom stave je síran meďnatý (II) biely a modrú farbu získava až v kombinácii s molekulami vody. Je rozpustný v metanole, avšak v bezvodnej forme sa nerozpúšťa v etanole. Vďaka svojim silne leptavým a hygroskopickým vlastnostiam je síran meďnatý klasifikovaný ako mimoriadne nebezpečná, toxická a nebiologicky odbúrateľná látka. Použitie tejto soli si preto vyžaduje osobitné bezpečnostné opatrenia.

Príprava roztoku síranu meďnatého

Roztok síranu meďnatého je možné pripraviť rozpustením medi v kyseline sírovej. Kyselina by mala byť silne koncentrovaná alebo zahriata a zriedená. Pre získanie roztoku sa prášok nasype do nádoby s destilovanou vodou. Po rozpustení kryštálov vznikne pripravený, svetlomodrý roztok.

V laboratórnych podmienkach nie je chemická syntéza jedinou metódou získavania síranu meďnatého. Existuje aj prírodný, sklovitý minerál nazývaný chalkantit, ktorý obsahuje soľ kyseliny sírovej a medi. Tento minerál sa vyskytuje hlboko v zemi, v blízkosti ložísk medenej rudy.

Pentahydrát síranu meďnatého

V priemyselnej nomenklatúre sa niekedy používa termín „pentahydrát síranu meďnatého“. Jeho chemický vzorec je CuSO₄·5H₂O. Rozdiel oproti bežnému síranu meďnatému spočíva v obsahu molekúl vody - pentahydrát obsahuje päť molekúl vody.

Využitie síranu meďnatého

Vďaka svojim absorpčným a biocídnym vlastnostiam je síran meďnatý široko využívaný v každodennom živote aj v priemysle. Už desaťročia je roztok CuSO₄ známy ako vysoko kvalitný fungicíd. Používa sa najmä na ochranu dreva pred chorobami spôsobenými hubami.

Fungicídne vlastnosti síranu meďnatého oceňujú aj veterinári a zootechnici. Prípravky s obsahom tejto soli patria medzi najúčinnejšie prostriedky používané v prevencii hubových ochorení dobytka a koní, ako sú kazy kopýt, rohov a podobné problémy.

V priemysle sa CuSO₄ využíva aj na takzvané pomedenie (medené kúpele) a rafináciu medi. Pentahydrát síranu meďnatého má rovnaké využitie ako konvenčný síran meďnatý.

Ako aplikovať síran meďnatý?

Dávkovanie a pomery roztoku síranu meďnatého by mal vždy navrhnúť výrobca danej suroviny. Je dôležité si uvedomiť, že síran meďnatý by sa nemal používať v domácich podmienkach bez špecializovaných zariadení a dostatočných znalostí chémie.

Meď: Vlastnosti a história

Meď (Cu) je chemický prvok patriaci do 1.B skupiny a 4. periódy periodickej sústavy. Svojím správaním sa podobá ušľachtilým prvkom. Rozpúšťa sa len v oxidujúcich kyselinách, ako je kyselina dusičná, alebo za tepla v koncentrovanej kyseline sírovej, pričom vznikajú meďnaté soli.

Meď je kov červenej farby. Keď je vytepaná do fólií, prepúšťa zelené svetlo. Meďné zlúčeniny sú spravidla biele, s výnimkou sulfidu (čierny) a oxidu (červený). Bezvodé soli Cu²⁺ sú biele, prípadne hnedé až čierne (napr. CuBr). Hydráty a roztoky meďnatých solí majú modré až modrozelené sfarbenie.

Meď kryštalizuje v štvorcovej sústave. Má bod topenia 1083 °C a bod varu 2310 °C. Je veľmi kujná a ťažná, výborne vedie elektrinu a teplo, čo z nej robí najlepší vodič elektrického prúdu. Z finančného hľadiska je však výhodnejšie používať iné kovy na výrobu vodičov.

Na vzduchu je meď pomerne stála. Pri zahrievaní na vyššiu teplotu sa okysličuje na oxid meďný a meďnatý. Ľahko sa zlučuje s halogénmi a za vyšších teplôt so sírou, selénom a fosforom.

Keď je meď dlhodobo vystavená účinkom vzduchu (kyslíka, oxidu uhličitého a vlhkosti), poťahuje sa vrstvou zeleného zásaditého uhličitanu meďnatého. Táto vrstva sa nazýva medenka a objavuje sa napríklad na medených strechách budov.

História medi

Ľudstvo pozná meď už odpradávna, dokonca skôr ako železo. Obdobie medzi kamennou a železnou dobou bolo známe ako bronzová doba. Meď poznali už starovekí Egypťania, ktorí bronzové sochy odievali už v 5. storočí pred naším letopočtom. Vek niektorých objavených výrobkov z medi a bronzu sa odhaduje až na 5500 až 6000 rokov (Egypt, Babylónia).

Gréci používali medené náradie a od roku 1000 p.n.l. poznali aj bronz. V staroveku bol hlavným zdrojom medi ostrov Cyprus (latinsky Cyperium), a preto sa meď nazývala cyperský kov (lat. aes cyprium). Z tohto pomenovania vznikol latinský názov medi - cuprum.

Výskyt medi v prírode

Meď sa v prírode vyskytuje na niektorých miestach v rýdzej forme, napríklad v Taliansku (Monte Catini), v Rusku (Ural) a v USA (Michigan - Lake Superior). Guľôčky medi sa nachádzajú aj v popole ohnísk v africkej Katange.

Častejšie sa meď vyskytuje v zlúčeninách, najmä ako sírne minerály, ako je chalkozín (Cu₂S) a chalkopyrit (CuFeS₂). Technicky dôležité sú tiež kuprit (Cu₂O), tzv. červená ruda medená, malachit (CuCO₃·Cu(OH)₂), azurit (2CuCO₃·Cu(OH)₂), atakamit (CuCl₃·3Cu(OH)₂) a smaragdovo zelený malachit.

Meď sa hromadí aj v rastlinách ako jačmeň, fazuľa, uhorky, orechy a v mlieku. Zo živočíchov najviac medi obsahujú ustrice a chobotnice v dýchacom pigmente - hemocyaníne. V stopách je meď prítomná aj v iných živočíšnych organizmoch, vrátane krvi. Meď je biogénny prvok, ktorý urýchľuje vnútrobunkové procesy.

Získavanie medi

Kovová meď sa získava z medených rúd dvojakým spôsobom: buď suchým procesom pre sírne rudy s vysokým obsahom medi, alebo mokrým (hydrometalurgickým) procesom, ktorý je vhodný pre rudy s malým obsahom medi.

Meď sa vyrába redukciou oxidu medi uhlíkom, alebo sa zráža z výluhov amoniakových vôd pomocou železa.

Použitie medi

Meď sa používa takmer vo všetkých odvetviach priemyslu a techniky. Analyzuje sa preto rôzny materiál, vrátane rúd (sulfidických, karbonátových a oxidických - chalkopyrit, malachit, azurit, kuprit), ale predovšetkým zliatin s inými kovmi.

Medzi dôležité zliatiny patria:

• Mosadz (zliatina so zinkom)
• Bronz (zliatina s cínom) - používa sa na výrobu mincí
• Hliníkový bronz (zliatina s hliníkom)
• Devardova zliatina (zliatina s hliníkom a zinkom)
• Alpaka (zliatina s niklom, zinkom a striebrom)
• Konštantán (zliatina s niklom)
• Niklové zliatiny (napr. nikolin - zliatina s niklom a zinkom) - používajú sa na výrobu mincí

Z medi sa vyrábajú panvice, varné kotly, chladiče a drobné mince. Keďže je meď jedovatá, nádoby z nej sa zvyčajne ešte pocínujú.

Meď sa využíva aj vo forme rôznych solí, v medených kúpeľoch, ako prípravky na ničenie rastlinných škodcov, na výrobu náradia, plechov na krytie bokov lodí a striech, ako aj v sklárstve a hutníctve železa.

Najviac medi sa spotrebuje v elektrotechnike na výrobu elektrických drôtov, antén, na vynutie cievok a pri stavbe transformátorov.

Zlúčeniny medi

Na rozdiel od striebra a zlata vystupuje meď vo svojich zlúčeninách prevažne ako dvojmocný prvok. Zlúčeniny Cu⁺ sú pomerne málo stále a ľahko sa oxidujú na Cu²⁺. Sú spravidla málo rozpustné a vo vode sa ľahko rozkladajú disproporcionáciou (súčasný prechod oxidačného stupňa v nižší a vyšší oxidačný stupeň ako bol pôvodný).

Zlúčeniny medi sú odvodené od medi jednomocnej (Cu⁺) a dvojmocnej (Cu²⁺). Z mála známych zlúčenín trojmocnej medi je napríklad oxid meditý Cu₂O₃, od ktorého sa odvodzuje nestály ión meditanový, presnejšie ión tetrahydroxomeditanový (Cu(OH)₄⁻).

Zlúčeniny medi (I)

• Oxid meďný (Cu₂O): Podľa veľkosti častíc je buď žltý alebo červený. Získa sa najlepšie redukciou niektorých komplexných solí meďnatých. Vo vode je nerozpustný. Používa sa na výrobu skla a farbív.
• Hydroxid meďný (CuOH): Nie je stály a ihneď sa rozpadá na oxid meďný a vodu.
• Chlorid meďný (CuCl): Vzniká redukciou chloridu meďnatého (v koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej) napr. oxidom siričitým. Po zriedení vodou sa z roztoku vylúči ako biela zrazenina, ktorá na vlhkom vzduchu rýchlo zelenie oxidáciou na CuCl₂.
• Súlfid meďný (Cu₂S): Je čierno-šedý prášok, ktorý sa pripraví žíhaním sulfidu meďnatého v prúde vodíka.
• Kyanid meďný (CuCN): Je biely prášok, vo vode nerozpustný, ale ľahko rozpustný v roztokoch alkalických kyanidov za tvorby komplexných iónov, napr. [Cu(CN)₂]⁻.

Zlúčeniny medi (II)

• Oxid meďnatý (CuO): Vzniká pri zahrievaní medi na vzduchu. Tento prášok má hnedo-čiernu farbu a pripravuje sa žíhaním hydroxidu, zásaditého uhličitanu alebo dusičnanu meďnatého. Pri silnom žíhaní odštepuje kyslík a mení sa na oxid meďný. Ľahko sa redukuje (napr. vodíkom už pri teplote pod 250 °C) a ako oxidačné činidlo sa používa v organickej elementárnej analýze. Vo vode je nerozpustný, so zriedenými kyselinami reaguje za vzniku meďnatej soli. V sklárskom priemysle sa ním farbí namodro a nazeleno, v prítomnosti vhodného redukčného činidla i načerveno.
• Hydroxid meďnatý (Cu(OH)₂): Pripravuje sa ako svetlomodrá zrazenina reakciou meďnatej soli s alkalickým hydroxidom. Varom s vodou sa rozkladá až na hydratovaný oxid meďnatý. Používa sa ako Schweizerovo činidlo, ktoré je dôležitým rozpúšťadlom celulózy (výroba umelého hodvábu).
• Chlorid meďnatý (CuCl₂): Je tmavohnedý. Získava sa spálením medi v prúde chlóru alebo zahrievaním dihydrátu v prúde chlorovodíka.
• Sulfid meďnatý (CuS): Získa sa zahrievaním medi s nadbytkom síry ako čierna látka. Mokrou cestou vzniká zrážaním kyslých roztokov meďnatých solí sírovodíkom. Keď je ponechaný vlhký na vzduchu, rýchlo sa oxiduje na síran.
• Síran meďnatý (CuSO₄): V bezvodom stave je biely, kryštalizovaný s 5 molekulami vody (modrá skalica). Je dobre rozpustný vo vode, nerozpustný v alkohole, ale jeho pridaním sa môže vo vodnom roztoku vyzrážať v drobných kryštálikoch. Vo vodnom roztoku je hydrolyzovaný, a preto jeho roztoky reagujú kyslo. Je to najdôležitejšia meďnatá soľ. Vyrába sa vo veľkých množstvách rozpúšťaním medi v teplej zriedenej kyseline sírovej za vháňania vzduchu alebo prídavku kyseliny dusičnej:

  Cu + H₂SO₄ → CuO + H₂O + SO₂ (po zahriatí)

  CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

  Používa sa na odvodňovanie niektorých organických rozpúšťadiel. Má rozsiahle použitie ako východisková látka alebo ako súčasť postrekov vo vinárstve a ovocinárstve, na morenie osiva, v galvanotechnike a iné.
• Dusičnan meďnatý (Cu(NO₃)₂): Získava sa reakciou medi alebo jej vhodnej zlúčeniny so zriedenou kyselinou dusičnou. Tvorí modré, veľmi hydroskopické, rozplývavé kryštáliky Cu(NO₃)₂·6H₂O, pričom bezvodý je bezfarebný. Má uplatnenie pri povrchových úpravách železa (brunírovaní).

tags: #mednata #zlucenina #a #polievanie