Solfato rameico
Il solfato di rame o vetriolo azzurro è il sale di rame(II) dell'acido solforico, un composto chimico ternario di rame, zolfo e ossigeno la cui formula minima è CuSO4. Di questo sale esistono varie forme idrate che differiscono per il grado di idratazione. La forma anidra, CuSO4, è di colore bianco, se pura, ma si può ottenere anche come cristalli romboedrici;[1] la più comune forma è la pentaidrata, CuSO4 · 5 H2O, che è di colore azzurro intenso.[2]
La forma in cui il solfato di rame si trova più comunemente è la pentaidrata, poiché è la più stabile in natura. La forma anidra e quella triidrata assorbono acqua per diventare pentaidrata, mentre la forma eptaidrata perde acqua e asciugandosi diventa pentaidrata, tendono cioè tutte all'equilibrio finale stabile, CuSO4 · 5 H2O.
La forma anidra si trova in natura nella calcocianite, un minerale secondario raro. Forme idrate si trovano in natura nel minerale calcantite (pentaidrata), e più raramente come bonattite (tridrata, CuSO4 · 3 H2O) e boothite (eptaidrata, CuSO4 · 7 H2O).
Tra gli usi del solfato di rame pentaidrato si cita l'impiego in agricoltura come fungicida (nella formulazione della poltiglia bordolese) e, in minor misura, come concime; è usato anche come alghicida nella coltivazione del riso. Nel campo artistico dell'incisione calcografica viene utilizzato per la fase di morsura delle lastre di zinco in alternativa al più tossico, sebbene più efficace, acido nitrico.
Solfato di rame(II) pentaidrato, CuSO4 · 5 H2O
[modifica | modifica wikitesto]| Solfato rameico | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| solfato di rame(II) | |
| Nomi alternativi | |
| solfato di rame idrato vetriolo azzurro solfato rameico idrato tetraossosolfato(VI) di rame(II) pentaidrato | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | CuSO4·5H2O |
| Massa molecolare (u) | 249,69 |
| Aspetto | solido cristallino azzurro |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 231-847-6 |
| PubChem | 24462 |
| DrugBank | DBDB06778 |
| SMILES | [O-]S(=O)(=O)[O-].[Cu+2] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 2,3 |
| Indice di rifrazione | 1,514 |
| Solubilità in acqua | 316 g/L (20 °C) |
| Temperatura di fusione | 110 °C (383 K) dec. |
| Tensione di vapore (Pa) a 298 K | 973 |
| Sistema cristallino | triclino |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | −850,8 |
| Proprietà tossicologiche | |
| DL50 (mg/kg) | (oral, rat) 300 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
 
| |
| attenzione | |
| Frasi H | 302 - 315 - 319 - 410 |
| Consigli P | 273 - 305+351+338 - 302+352 [3] |
Il solfato di rame pentaidrato, cioè con 5 molecole d'acqua di cristallizzazione nella sua struttura, è la forma più usata e più comunemente reperibile in commercio.
Struttura e configurazione elettronica
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Lo ione Cu(II) nel solido ha coordinazione ottaedrica non regolare. Quattro molecole di acqua sono coordinate al metallo in una configurazione planare quadrata; le due posizioni assiali sono occupate da atomi di ossigeno degli ioni solfato. L'ottaedro risultante è distorto tetragonalmente.[4] La quinta molecola d'acqua non è direttamente legata al rame, ma forma legami idrogeno con le molecole d'acqua coordinata al rame e con gli ioni solfato.[5]
In soluzione aquosa gli ioni solfato si distaccano dallo ione Cu2+, venendo rimpiazzati da 2 molecole di acqua e in tal modo si forma lo ione complesso esaacquorame(II), [Cu(H2O)6]2+.[6]
In questi complessi il rame ha configurazione elettronica d9 e pertanto essi presentano geometria ottaedrica distorta a causa dell'effetto Jahn-Teller. Il colore azzurro è dovuto a bande di assorbimento dovute a transizioni d-d da parte dello ione complesso.[4]
Sintesi
[modifica | modifica wikitesto]Industrialmente il solfato di rame pentaidrato viene preparato trattando trucioli di rame con acido solforico in presenza di aria. Alternativamente si possono trattare con acido solforico vari composti di rame(II), come ad esempio l'ossido di rame(II), CuO.
Proprietà e reattività
[modifica | modifica wikitesto]Il solfato di rame(II) pentaidrato si decompone per riscaldamento prima di fondere. A 88 °C perde le prime due molecole d'acqua, formando il triidrato; a 114 °C perde altre due molecole d'acqua e l'ultima molecola d'acqua viene persa a 245 °C formando CuSO4 anidro. La decomposizione del sale anidro inizia intorno a 560 °C[7] e, scaldando oltre 600 °C, viene eliminata anidride solforica SO3 gassosa lasciando un residuo solido nero di ossido rameico CuO.[8]
È insolubile in alcool assoluto; è poco solubile in metanolo (1,4 g/100 g) e in N,N-dimetilformammide (1,8 g/100 g), ma ben più solubile nella glicerina (30,3 g/100 g a 16 °C).[9]
Per aggiunta di ammoniaca a soluzioni di solfato di rame si forma dapprima un precipitato di idrossido Cu(OH)2, che poi si ridiscioglie formando il tetrammino complesso [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ di colore blu-violetto scuro. L'esaammino complesso [Cu(NH3)6]2+, di color violetto scuro, è isolabile solo in ammoniaca liquida in assenza di acqua.[10]
Usi
[modifica | modifica wikitesto]Di seguito alcuni usi del solfato rameico.[11]
Concime Ce e anticrittogamico
[modifica | modifica wikitesto]Il solfato di rame pentaidrato è un anticrittogamico dotato di attività biocida nei confronti di funghi, batteri e alghe. Usato a partire all'incirca dalla seconda metà del XIX secolo, ha una forte azione fitotossica, perciò i formulati commerciali contengono additivi che hanno lo scopo di correggere il pH e ridurre la tossicità nei confronti dei vegetali: questo avviene, ad esempio, nella poltiglia bordolese e nel composto Cheshunt. La prima è tradizionalmente impiegata come fungicida cuprico in frutticoltura e viticoltura e contiene come componente alcalinizzante l'idrossido di calcio. Il secondo, tradizionalmente usato dagli anglosassoni, è un geodisinfestante, impiegato per la disinfestazione dei substrati di semina in orticoltura e nell'ortoflorovivaismo al fine di prevenire la moria delle piantine in semenzaio, e contiene come agente alcalinizzante il carbonato d'ammonio[11]. Si usa come erbicida non in agricoltura, ma per controllare piante acquatiche invasive vicino a tubazioni contenenti acqua. Soluzioni diluite di solfato di rame si usano per curare infezioni di parassiti in pesci d'acquario,[12] e anche per eliminare lumache dall'acquario. Gli ioni rame(II) sono molto tossici per i pesci, e quindi bisogna fare attenzione al dosaggio. Molti tipi di alghe possono essere controllati con una concentrazione molto bassa di solfato di rame. Il solfato di rame inibisce la crescita di batteri come E. coli.
Reagente analitico
[modifica | modifica wikitesto]Il solfato di rame pentaidrato è utilizzato in molti test chimici. È usato nel reattivo di Fehling per verificare la presenza di zuccheri con proprietà riducenti, come ad esempio il glucosio. In presenza di tali zuccheri il rame(II) di colore blu presente in soluzione viene ridotto a ossido rameoso (ossido di rame(I)) Cu2O, che forma un precipitato insolubile color rosso mattone. Il solfato di rame è usato anche per la determinazione di proteine con il metodo del biureto.
Un altro uso del solfato di rame è il test sull'anemia. La prova si esegue ponendo qualche goccia di sangue in una soluzione di solfato di rame di particolare gravità specifica. Sangue contenente una sufficiente quantità di emoglobina affonda rapidamente a causa della sua densità, mentre sangue meno ricco di emoglobina galleggia o affonda lentamente.[13]
Nel saggio alla fiamma, gli ioni rame(II) emettono una luce verde-azzurra, con una tonalità decisamente più azzurra rispetto al saggio alla fiamma del bario.
Sintesi organica
[modifica | modifica wikitesto]Il solfato di rame pentaidrato è utilizzato anche in sintesi organica:[14] facendolo reagire con permanganato di potassio si ottiene una miscela ossidante capace di ossidare più velocemente alcoli primari presenti in sostanze naturali rispetto a quelli secondari.[15][16]
Educazione chimica
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Il solfato di rame pentaidrato è un composto chimico solitamente incluso in giochi didattici come piccolo chimico, ed è spesso usato per accrescere cristalli nelle scuole e in esperimenti di ramatura elettrolitica di oggetti metallici. Data la sua tossicità, non è consigliato per bambini piccoli. Il solfato di rame si usa come esempio di reazione esotermica, ponendo della lana d'acciaio o del nastro di magnesio in una soluzione di CuSO4.
Nei corsi di chimica nelle scuole si usa per illustrare i sali idrati. Riscaldando il solfato di rame pentaidrato che ha colore azzurro intenso l'acqua di cristallizzazione presente viene rimossa, e rimane la forma anidra di colore biancastro. Se successivamente si aggiunge acqua alla forma anidra si riottiene il sale pentaidrato con il colore originale.
Una semplice reazione redox di spostamento si può illustrare mettendo un pezzetto di ferro pulito e sgrassato in una soluzione di solfato di rame. Lo ione rame(II) viene ridotto a rame metallico mentre il ferro passa in soluzione formando lo ione ferro(II):
Una reazione analoga si ha con lo zinco[17] o il magnesio al posto del ferro.[18]
Medicina
[modifica | modifica wikitesto]Nel passato il solfato di rame era usato come emetico,[19] ma ora è considerato troppo tossico per questo uso.[20] Si trova ancora elencato come antidoto nel Sistema di Classificazione Anatomico Terapeutico e Chimico dell'Organizzazione Mondiale della Sanità nel sottogruppo ATC V03.[21]
Grafica artistica
[modifica | modifica wikitesto]Anche se questa scelta non è condivisa dalla maggior parte degli incisori, si può usare una soluzione di solfato di rame diluito al 10% per la morsura delle matrici di zinco nella tecnica dell'acquaforte. La soluzione acida così ottenuta risulta meno aggressiva e tossica rispetto all'acido nitrico, storicamente impiegato per tale tecnica, ma non meno efficace e gestibile.[22][23]
Solfato di rame(II) anidro, CuSO4
[modifica | modifica wikitesto]| Solfato rameico | |
|---|---|
 | |
-sulfate-unit-cell-3D-balls.png) -sulfate-3D-vdW.png) | |
| Nome IUPAC | |
| solfato di rame(II) | |
| Nomi alternativi | |
| solfato di rame anidro solfato rameico tetraossosolfato di rame(II) | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | CuSO4 |
| Massa molecolare (u) | 159,6 |
| Aspetto | solido biancastro |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 231-847-6 |
| PubChem | 24462 |
| DrugBank | DBDB06778 |
| SMILES | [O-]S(=O)(=O)[O-].[Cu+2] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 3,603 |
| Solubilità in acqua | 203 g/L (20 °C) |
| Temperatura di fusione | dec. |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | −771,4 |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | −662,2 |
| S0m(J·K−1mol−1) | 109,2 |
| Proprietà tossicologiche | |
| DL50 (mg/kg) | (oral, rat) 300 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
|
| |
| attenzione | |
| Frasi H | 302 - 315 - 319 - 410 |
| Consigli P | 273 - 305+351+338 - 302+352 [3] |
Il solfato di rame anidro, CuSO4, è commercialmente molto meno importante della forma pentaidrata, CuSO4 · 5 H2O. È un solido biancastro che si prepara per disidratazione della forma pentaidrata; è igroscopico e basta la presenza di umidità a riformare CuSO4 · 5 H2O. Il solfato di rame anidro ha scarsi usi pratici, ma si può usare come essiccante per solventi organici.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ↑ (EN) Dale L. Perry, Handbook of inorganic compounds, 2ª ed., CRC Press, 2011, 1124, ISBN 978-1-4398-1461-1.
- ↑ (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 1190, ISBN 0-7506-3365-4.
- 1 2 scheda del solfato di rame anidro, monoidrato e pentaidrato su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
- 1 2 J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, 11 - Chimica di coordinazione: legami,spettri e magnetismo, in Chimica Inorganica, 2ª ed., Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp. 465-471, ISBN 88-299-1470-3.
- ↑ (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 626, ISBN 0-7506-3365-4.
- ↑ (EN) Martin Breza, Stanislav Biskupič e Jozef Kožíšek, On the structure of hexaaquacopper(II) complexes, in Journal of Molecular Structure: THEOCHEM, vol. 397, n. 1, 2 giugno 1997, pp. 121–128, DOI:10.1016/S0166-1280(97)00006-7. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97ª ed., CRC Press, 24 giugno 2016, p. 4-60, DOI:10.1201/9781315380476, ISBN 978-1-315-38047-6. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) H. W. Richardson, Copper compounds, in Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, 7ª ed., Weinheim, Wiley-VCH, 2005.
- ↑ (EN) copper(II) sulfate, su chemister.ru. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 1191, ISBN 0-7506-3365-4.
- 1 2 (EN) Uses of Copper Sulphate, su copper.org. URL consultato il 15 settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 3 giugno 2009).
- ↑ (EN) All About Copper Sulfate, National Fish Pharmaceuticals, su fishyfarmacy.com. URL consultato il 15 settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 14 aprile 2019).
- ↑ (EN) B.H. Estridge, A.P. Reynolds e N.J. Walters, Basic medical laboratory techniques, Thomson Delmar Learning, 2000, ISBN 0-7668-1206-5.
- ↑ (EN) R. V. Hoffman, Copper(II) Sulfate, in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 2001, DOI:10.1002/047084289X.rc247.
- ↑ (EN) Charles W. Jefford, Yun Li e Ying Wang, A Selective, Heterogeneous Oxidation Using A Mixture of Potassium Permanganate and Cupric Sulfate: (3as,7ar)-Hexahydro-(3S,6R)-Dimethyl-2(3H)-Benzofuranone, John Wiley & Sons, Ltd, 2003, pp. 207–207, DOI:10.1002/0471264180.os071.26, ISBN 978-0-471-26422-4. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) Organic Syntheses Procedure, su www.orgsyn.org. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) p-NITRODIPHENYL ETHER, in Organic Syntheses, vol. 14, 1934, pp. 66, DOI:10.15227/orgsyn.014.0066. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) Metals and displacement reactions - Chemical reactions of metals and non-metals - GCSE Chemistry (Single Science) Revision - OCR Gateway, su BBC Bitesize. URL consultato il 14 ottobre 2025.
- ↑ (EN) N. A. Holtzmann e R. H. Haslam, Elevation of serum copper following copper sulfate as an emetic, in Pediatrics, vol. 42, n. 1, 1968, pp. 189-93. URL consultato il 16 settembre 2009 (archiviato dall'url originale il 16 giugno 2010).
- ↑ (EN) K. C. Olson, Poisoning & drug overdose, New York, Lange Medical Mooks/McGraw-Hill, 2004, ISBN 0-8385-8172-2.
- ↑ Sito ufficiale ATC, su whocc.no. URL consultato il 16 settembre 2009.
- ↑ (EN) The Chemistry of using Copper Sulfate Mordant | New Directions in Printmaking, su ndiprintmaking.ca. URL consultato il 13 ottobre 2025.
- ↑ (EN) Bordeaux Etch: etching zinc and steel plates safely, su www.greenart.info. URL consultato il 13 ottobre 2025.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]Altri progetti
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Wikibooks contiene testi o manuali sul solfato rameico
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul solfato rameico
Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- Scheda di sicurezza del solfato di rame pentaidrato, su carloerbareagenti.com. URL consultato il 17 settembre 2009.
- Scheda di sicurezza del solfato di rame anidro, su carloerbareagenti.com. URL consultato il 17 settembre 2009.
| Controllo di autorità | LCCN (EN) sh85032394 · GND (DE) 4166168-0 · J9U (EN, HE) 987007562852605171 |
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