Kupfersulfat

Sicherheitshinweise
Bitte die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) 
07 - Achtung 09 - Umweltgefährlich

Achtung

H- und P-Sätze H:
  • Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
  • Verursacht schwere Augenreizung.
  • Verursacht Hautreizungen.
  • Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P:
  • Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
  • Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen.
EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) 
Gesundheitsschädlich Umweltgefährlich
Gesundheits-
schädlich
Umwelt-
gefährlich
(Xn) (N)
R- und S-Sätze R:
  • Gesundheitsschädlich beim Verschlucken.
  • Reizt die Augen und die Haut.
  • Sehr giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben.
S:
  • Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. (Text nur erforderlich bei Abgabe an nichtgewerbliche Endverbraucher)
  • Staub nicht einatmen.
  • Dieses Produkt und sein Behälter sind als gefährlicher Abfall zu entsorgen.
  • Freisetzung in die Umwelt vermeiden. Besondere Anweisungen einholen/Sicherheitsdatenblatt zu Rate ziehen.
MAK 0,1 mg/m3 (gemessen als einatembarer Aerosolteil)

Kupfersulfat, früher auch Kupfervitriol (vergleiche: 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

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

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.

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
Hydrate: hellblaue bis leicht türkisfarbene Kristalle

Eigenschaften
Molare Masse 159,61 g/mol
249,69 g/mol (Pentahydrat)
Aggregatzustand

fest

Dichte 3,60 g/cm3
2,284 g/cm3 (Pentahydrat, 25 °C)
Schmelzpunkt Zersetzung bei 560 °C
Löslichkeit leicht löslich in Wasser: 203 g/l (20 °C)

Eigenschaften

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

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

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 Kristallwasserabgeben 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.

Verwendung

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 Quartäre Ammoniumverbindungen (Quats) verdrängt, vor allem durch Benzalkoniumchloridhaltige 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

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

Sicherheitshinweise

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

Basierend auf einem Artikel in Wikipedia.de


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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 29.01. 2018