Đồng sunfat (copper sulfate) là gì?

Đồng sunfat là một hợp chất vô cơ kết hợp đồng và sulfat với công thức hóa học là CuSO₄.xH₂O, trong đó x có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 5. Khi x = 0 (CuSO₄), đồng sunfat ở trạng thái khan nước.

Phân tử CuSO₄ bao gồm một liên kết ion giữa cation đồng (Cu²⁺) và anion sulfat (SO₄^2-). Trong phân tử CuSO₄, nguyên tử đồng có trạng thái oxy hóa là +2.

 

Cấu trúc của phân tử đồng sunfat pentahydrate CuSO₄.5H₂O

Đồng sunfat có thể được điều chế bằng cách xử lý đồng kim loại bằng axit sunfuric đậm đặc và đun nóng, hoặc bằng cách xử lý các oxit của đồng bằng axit sunfuric loãng.

Một số đặc điểm của đồng sunfat (copper sulfate)

− Đồng sunfat ở trạng thái khan nước (CuSO₄) thường được gọi là đồng sunfat cơ bản, chúng có dạng bột màu trắng.

− Dạng phổ biến nhất của đồng sunfat là dạng pentahydrate CuSO₄.5H₂O, là tinh thể rắn có màu xanh lam. Đồng sunfat pentahydrate là nguyên liệu thô phổ biến để sản xuất các loại muối đồng khác.

Sự khác nhau về màu sắc của hai trạng thái đồng sunfat khan (CuSO₄) và đồng sunfat pentahydrate (CuSO₄.5H₂O) có thể được lý giải như sau: Trong phân tử CuSO₄ ngậm nước, các phân tử nước bao quanh kim loại trung tâm là đồng (Cu) hoạt động như các phối tử dẫn đến sự chuyển tiếp obitan d-d và phát ra màu xanh lam trong vùng khả kiến, ​​do đó CuSO₄.5H₂O có màu xanh lam. Còn CuSO₄ khan không chứa nước kết tinh nên nó vẫn giữ được màu trắng.

Tinh thể đồng sunfat pentahydrate CuSO₄.5H₂O có màu xanh lam

 

− Cả đồng sunfat khan và đồng sunfat ngậm nước đều có xu hướng phân hủy khi đun nóng, chúng không có điểm sôi chính xác.

− Đồng sunfat có khả năng hòa tan cao trong nước.

Các ứng dụng phổ biến của đồng sunfat (copper sulfate)

Sử dụng đồng sunfat trong công nghệ xi mạ đồng và điện phân đồng

− Đồng sunfat là chất điện phân chính cung cấp ion Cu²⁺ trong dung dịch mạ đồng bóng tính axit. Lớp mạ đồng sunfat có độ bóng và độ bằng phẳng cao thường được ứng dụng mạ trang trí, ngoài ra lớp mạ đồng sunfat cũng được ứng dụng tạo lớp mạ lót để cải thiện độ dày lớp mạ và tăng khả năng bảo vệ bề mặt chi tiết trước khi mạ các kim loại khác như niken, crom, phi niken…

Tone màu đồng ánh hồng của lớp mạ đồng sunfat

 

− Ngoài ứng dụng trong xi mạ đồng, CuSO₄ cũng là chất điện phân trong luyện đồng, sản xuất điện phân các hợp chất dạng đồng, là thành phần của các điện cực và chất điện giải trong pin.

Sử dụng đồng sunfat trong nông nghiệp

Trong lĩnh vực nông nghiệp, do đặc tính hấp thụ và diệt khuẩn nên đồng sunfat cũng là một trong những nguồn nguyên liệu để sản xuất các dòng sản phẩm bổ trợ cho cây trồng và vật nuôi như:

− Thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu.

− Thuốc kích thích tăng trưởng cho gia súc, gia cầm; sản phẩm có chức năng khắc phục tình trạng thiếu đồng trong đất cho cây trồng và cả vật nuôi.

− Sản phẩm thuốc tiêu diệt nhuyễn thể như sên, ốc sên, đặc biệt là ốc sên ký chủ sán lá gan; thuốc kiểm soát và phòng ngừa bệnh thối chân ở cừu và gia súc.

Sử dụng đồng sunfat trong sản xuất dược phẩm và hóa chất

Đồng sunfat cũng là một trong những thành phần quan trọng với vai trò là chất xúc tác hoặc nguyên liệu để điều chế chất xúc tác đồng dùng trong sản xuất dược phẩm và hóa chất

Một số dòng thuốc diệt khuẩn, chống lại các bệnh nhiễm nấm cũng dùng CuSO₄ làm tác nhân chính.

Sử dụng đồng sunfat trong xây dựng

Liên quan đến lĩnh vực xây dưng, đồng sunfat cũng đóng vai trò quan trọng cho các mục đích khác nhau:

− Là hoạt chất trong chất bảo quản gỗ và chế biến các chất bảo quản gỗ khác, ví dụ: naphthenat đồng gốc dầu và đồng/chrome/arsenic gốc nước để ngăn ngừa sâu mọt và thối gỗ.

− Là một trong những thành phần của thạch cao có khả năng ngăn ngừa nhiễm nấm.

− Trong thành phần của bê tông, ngoài khả năng thay đổi được độ cứng, độ đông kết của bê tông, CuSO₄ vừa là chất tạo màu vừa là chất khử trùng, đặc biệt là bê tông để sử dụng trong và xung quanh bể bơi.

− Bảo vệ chống lại địa y, nấm mốc và các sinh vật tương tự trên tấm lợp xi măng amiăng và các vật liệu xây dựng khác.

Sử dụng đồng sunfat trong ngành dệt may và thuộc da

− Một số dòng sản phẩm dùng nhuộm màu trong ngành dệt may được tạo thành từ đồng sunfat như thuốc nhuộm anilin đen và diazo.

− Đồng sunfat là chất xúc tác trong sản xuất ete xenlulo và trong quá trình acetyl hóa xenlulo, đây là một trong những nguyên liệu sản xuất các sản phẩm dệt may.

− CuSO₄ là một trong những thuốc thử trong quy trình thuộc da, là chất gắn màu trong nhuộm da, trong in hoa trên sản phẩm dệt may.

Sử dụng đồng sunfat trong lĩnh vực sơn và in ấn

− Đồng sunfat là nguyên liệu sản xuất đồng naphtenat và các hợp chất đồng khác dùng làm sơn chống bám bẩn; các chất màu nhất định như: đồng cromat, đồng ferrocyanide, đồng phthalocyanine.

− Ngoài ra, đồng sunfat cũng là một trong những tác chất khắc in cho quá trình khắc, là thành phần của mực in.

Như vậy, chúng ta có thể thấy ngoài việc được ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, gần như hầu hết các ngành công nghiệp đều có sử dụng đồng sunfat (copper sulfate - CuSO₄), từ chất điện phân, chất xúc tác đến các chế phẩm sinh học. Hóa chất này thực sự là một nguyên liệu cơ bản và thiết yếu.