Kupfersulfat

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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 [3] 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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Kupfersulfat wird für eine Vielzahl von Prozessen und Reaktionen verwendet, so zum Verkupfern, zur Herstellung von kupferhaltigen Farben, zur Kupferstichätzung, in Silvester-Raketen (erzeugt einen bläulich-grünen Farbton) und weiteren Anwendungen.

In der Galvanotechnik wird Kupfersulfat zur galvanischen Verkupferung und in Form der Oettelschen Lösung in der Coulometrie zur Bestimmung von exakten Ladungsmengen verwendet. Man findet es 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.

Gemischt mit einer Calciumhydroxid-Suspension wurde Kupfersulfat 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 Kupferoktanolat. 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.

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

Das wasserfreie, weiße Kupfersulfat kann als Trocknungsmittel, beispielsweise zur Herstellung von wasserfreiem Ethanol, dienen. Die durch die Einlagerung von Kristallwasser hervorgerufene Blaufärbung kann zum Nachweis von Wasser verwendet werden.

In Kombination mit Ammoniumsulfat wird Kupfersulfat gegen Algen in Schwimmbädern eingesetzt. Es wird hier aber zunehmend durch sogenannte Quats verdrängt, vor allem durch Benzalkoniumchlorid-haltige Mittel, da diese weniger gewässerschädigend sind. Das Kupfersulfat verfärbt nicht das Wasser, allerdings kann es durch eine Überdosierung von Kupfersulfat zur Grünfärbung von Haaren kommen. Vor allem dann, wenn Kombipräparate verwendet werden, die regelmäßig nachdosiert werden müssen und Kupfersulfat enthalten. Die meisten Inhaltsstoffe dieser Präparate werden im Laufe der Zeit biologisch abgebaut, verdunsten oder werden im Filter zurückgehalten; Kupfersulfat aber verbleibt im Wasser.

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.

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

Biologische Bedeutung[Bearbeiten]

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

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

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

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f Eintrag zu Kupfersulfat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Mär. 2008 (JavaScript erforderlich).
  2. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7758-98-7 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Copper(II) sulfate – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien