五水硫酸铜

背景

1878年在法国波尔多城，葡萄树发生虫病大部分死去，而大路两边的树，怕行人摘吃，在树干上涂了生石灰与硫酸铜溶液，树干弄得花白，行人看了难受不敢摘吃，这些树却没有死，进一步研究才知此混合液具有杀菌能力，因而名为波尔多液。配制波尔多液，硫酸铜和生石灰(最好是块状新鲜石灰)比例一般是1∶1或1∶2不等，水的用量亦由不同作物、不用病害以及季节气温等因素来决定。配制时最好用"两液法"，即先将硫酸铜和生石灰分别跟所需半量水混合，然后同时倾入另一容器中，不断搅拌，便得天蓝色的胶状液。波尔多液要现配现用，因放置过久，胶状粒子会逐渐变大下沉而降低药效。

理化性质

物理性质

熔点：110℃

沸点：330℃

密度：2.284g/cm3

外观：蓝色结晶性粉末

溶解性：易溶于水、甘油和甲醇，不溶于乙醇

化学性质

五水硫酸铜在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去二分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，称作一水硫酸铜，200℃时失去全部结晶水而成无水物。也可在浓硫酸的作用下失去五个结晶水。无水物也易吸水转变为水合硫酸铜。吸水后反应生成五水硫酸铜（蓝色），常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分（如对酒精是否含水进行鉴定，在待鉴定酒精中加入少许无水硫酸铜，如白色无水硫酸铜变蓝色，则说明酒精中掺有水）。

结构

晶体结构

CuSO4·5H2O晶体结构中，Cu离子呈八面体配位，为四个H2O和两个O所围绕。第五个H2O与Cu2+八面体中的两个H2O和SO42-中的两个O连接，呈四面体状，在结构中起缓冲作用。

失水过程

五水硫酸铜晶体失水分三步

五水硫酸铜中两个仅以配位键与铜离子结合的水分子最先失去，大致温度为102摄氏度。

两个与铜离子以配位键结合，并且与外部的一个水分子以氢键结合的水分子随温度升高而失去，大致温度为113摄氏度。

最外层水分子最难失去，因为它的氢原子与周围的硫酸根离子中的氧原子之间形成氢键，它的氧原子又和与铜离子配位的水分子的氢原子之间形成氢键，总体上构成一种稳定的环状结构，因此破坏这个结构需要较高能量。失去最外层水分子所需温度大致为258摄氏度。

差热曲线分析：差热曲线在185℃时出现显著的吸热谷。310℃时出现较小的吸热谷，是由于脱水引起的。当加热至805℃和875℃时出现两个连续的吸热谷是由于脱失硫酸根引起的。（注：实际操作时由于无水硫酸铜较易变质，加上杂质含量、仪器准确度等因素的干扰，实验结果与理论值的差距比较大。）2

安全信息

风险术语

R22：Harmful if swallowed.

吞食有害。

R36/38：Irritating to eyes and skin.

刺激眼睛和皮肤。

R50/53：Very toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.

对水生生物有极高毒性，可能对水体环境产生长期不良影响。

安全术语

S22：Do not breathe dust.

切勿吸入粉尘。

S60：This material and its container must be disposed of as hazardous waste.

该物质及其容器须作为危险性废料处置。

S61：Avoid release to the environment. Refer to special instructions / safety data sheets.

避免释放至环境中。参考特别说明/安全数据说明书。

S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接触后，立即用大量水冲洗并征求医生意见。

药理作用

利胆：胆矾 0.6g/kg十二指肠给药对麻醉大鼠能明显增加胆汁的流量。

副作用

不良反应机制

胆矾中主要成分为硫酸铜，误服、超量均可引起中毒。硫酸铜能刺激传人神经的冲动经迷走及交感神经传导至延髓的呕吐中枢。由于反复剧烈的呕吐，可致脱水、和休克，同时损害胃粘膜，甚至造成急性胃穿孔。硫酸铜溶液局部有很强的腐蚀作用，能使口腔、食管、胃肠道的粘膜充血、水肿、溃疡和糜烂。铜也是一种神经肌肉毒，当铜进入人体后，可有全身中毒症状，损害肝、肾，引起脂肪变性和坏死，对中枢神经先兴奋后转为抑制。

不良反应

主要中毒表现为：恶心、呕吐、流涎、头痛、头晕、口中有特殊金属味，舌苔、牙齿、牙龈可被染为蓝色，腹痛、腹泻、呕吐物和排泄物也呈蓝色，黄疸、小便带血、心动过速、心律失常、面色苍白、肝区疼痛、血细胞减少，血压下降、虚脱、昏迷不醒、呼吸困难等。中毒时间延长时，可造成肝损害，出现血尿、少尿、或无尿。严重时可有血管麻痹、血压急剧下降、脉搏增快、狂躁、谵妄或昏迷抽搐，最后死于循环衰竭。

治疗与解救

(1)中毒后立即口服含丰富蛋白质的食品，如蛋清、牛奶、豆浆等，形成蛋白铜盐而沉淀，阻止胃肠道吸收，保护胃粘膜。而后用1%亚铁氰化钾洗胃解毒。

(2)解毒剂首选依地酸二钠，成人每日1g，小儿每次15～25mg/kg，每日2次，加入10%葡萄糖溶液中静滴，每个疗程不超过5天。也可用青霉胺，成人每次口服0．3g，3～4次/日，小儿每日20～25mg/kg，分3～4次口服，也可用1～3g加入葡萄糖液中静滴。二巯基丁二酸钠2g加入20mL注射用水静脉注射，以后每次1g，4～8小时1次，5天为一疗程。

(3)内服通用解毒剂；硫酸镁37g，硫酸氢钠12.5g，氢氧化钠1g，硫化氢4g，加水至1000mL，摇匀，每次50～100mL，口服；硫酸亚铁饱和液100mL，碳酸镁88g，药用炭40g，加水至800mL，混匀，每次服50～100mL。

(4)对症治疗：有溶血时可用氢化可的松、碳酸氢钠，必要时输血。血压下降或心力衰竭时，给予抗休克治疗。

(5)中药治疗：乌豆衣30g，当归15g，黄芪30g，阿胶12g（烊化），茵陈15g，田七末3g（冲水服），水煎服。

实验鉴别

（1）取本品约1g，加热灼烧，变为白色，遇水则又变为蓝色。（检查结晶水）加热硫酸铜晶体生成硫酸铜固体和水。

（2）取本品约0.5g，加水5mL使溶解，滤过，滤液照下述方法试验。

①取滤液约1mL，滴加氨试液，即生成淡蓝色沉淀；再加过量的氨试液，沉淀即溶解，生成深蓝色溶液。（检查铜盐）

②取滤液约1mL，加亚铁氰化钾试液，即显红棕色或生成红棕色沉淀。（检查铜盐）

③取滤液约1mL，加氯化钡试液，即生成白色沉淀；分离，沉淀在盐酸或硝酸中均不溶解。（检查硫酸盐）

④取滤液约1mL，加醋酸铅试液，即生成折色沉淀；分离，沉淀在醋酸铵试液或氢氧化钠试液中溶解。（检查硫酸盐）。

制备

预处理饲料级沙状无水硫酸铜，除具有硫酸铜的功能外还具有在使用过程中，粉尘较少，大大地减少环境污染和对工人皮肤、呼吸道的刺激；同时更能保证预混料中铜的添加量。流动性较好，在生产过程中混合均匀度较好；同时不易出现结块现象。本品在生产过程中， 因为不添加任何载体，故不存在与其它物质接触而产生的物理、化学变化。由于在预混合饲料、饲料中， 与维生素、氨基酸等营养物质的接触面较小，从而减少对上述营养物质的破坏。由于本品属沙粒状，与空气接触面小，故可以减少铜离子的氧化，从而提高其效价。游离酸含量低。硫酸铜晶体中每一组铜离子、硫酸根离子与结晶水分子的个数是1:10，呈蓝色，在加热的条件下，结晶水可全部失去，硫酸铜晶体变成白色。

晶核制作

在制作较大的固体晶体时，由于无水硫酸铜在水中的溶解度受温度影响较大，所以可以采用高温溶解，降温结晶的方法制作。可将较小晶体放在40度左右的饱和溶液中降温结晶来得到较大晶体。

1、仪器：硫酸铜AR级，烧杯两只（一大一小），培养皿两只，玻璃棒一根，滤纸

2、试剂：沸水400g，（最好使用蒸馏水或去离子水）以及100g硫酸铜。

3、将沸水倒入装有硫酸铜的烧杯中，搅拌至不再溶解。此时可以看到溶液并不是十分纯净。

4、过滤溶液。

5、将溶液倒进培养皿中，静置一天。

7、静置一段时间之后，溶液中会自然降温结晶出小的单晶，取出即可。

单晶培养

悬挂法

1、绑线

2、配置一杯饱和溶液，将绑好的晶核放进去，一天左右的时间单晶就可以出来了。1

应用

硫酸铜是较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳混合液，它是一种良好的杀菌剂，可用来防治多种作物的病害。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。无水硫酸铜可由氧化铜与硫酸或铜与浓硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。