Solfato di rame(II) pentaidrato, CuSO4 · 5 H2O
| 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 |
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. 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.
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+.
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.
Sintesi
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
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 e, scaldando oltre 600 °C, viene eliminata anidride solforica SO3 gassosa lasciando un residuo solido nero di ossido rameico CuO.
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).
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.
Usi
Di seguito alcuni usi del solfato rameico.
Concime Ce e anticrittogamico
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. 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, 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
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.
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
Il solfato di rame pentaidrato è utilizzato anche in sintesi organica: 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.
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 o il magnesio al posto del ferro.
Medicina
Nel passato il solfato di rame era usato come emetico, ma ora è considerato troppo tossico per questo uso. Si trova ancora elencato come antidoto nel Sistema di Classificazione Anatomico Terapeutico e Chimico dell'Organizzazione Mondiale della Sanità nel sottogruppo ATC V03.
Grafica artistica
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.
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