Kupfersulfat

Kristallstruktur
__ 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−1 249,69 g·mol−1 (Pentahydrat)
Aggregatzustand	fest
Dichte	3,60 g·cm−3 2,284 g·cm−3 (Pentahydrat, 25 °C)
Schmelzpunkt	Zersetzung bei 560 °C
Löslichkeit	leicht löslich in Wasser: 203 g·l−1 (20 °C)
Sicherheitshinweise
Bitte die eingeschränkte Gültigkeit der Gefahrstoffkennzeichnung bei Arzneimitteln beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)  Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​319​‐​315​‐​410 P: 273​‐​305+351+338​‐​302+352 EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP)  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)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche nicht möglich

Kupfersulfat, früher auch Kupfervitriol (siehe Vitriole), ist das Kupfersalz der Schwefelsäure und gehört zur Stoffgruppe der Sulfate. Es besteht aus Cu²⁺- und SO₄²⁻-Ionen und ist ein farbloser, unbrennbarer Feststoff, der sehr gut wasserlöslich ist. Kristallwasserhaltige 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:

$\mathrm {\ Cu(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow }$ $\mathrm {\ CuSO_{4}+2\ H_{2}O}$

Technisch wird Kupfersulfat durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Kupferoxide oder Kupfersulfide gewonnen.

$\mathrm {\ CuO+H_{2}SO_{4}\longrightarrow }$ $\mathrm {\ CuSO_{4}+H_{2}O}$

$\mathrm {\ CuS+H_{2}SO_{4}\longrightarrow }$ $\mathrm {\ CuSO_{4}+H_{2}S}$

Kupfersulfat ist das mit Abstand wichtigste Kupfersalz.

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

Außer der wasserfreien Verbindung gibt es kristallwasserhaltige Kupfer(II)-sulfat-Hydrate. 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 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

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 Kupferoktanoat. 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

Für den Menschen ist Kupfersulfat nur leicht giftig. Es erzeugt einen starken Brechreiz und wird daher als Brechmittel eingesetzt. Für Mikroorganismen ist es hingegen stark 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.

Literatur

• "Weinbau", K. Bauer und Mitarbeiter, 8. Aufl., Österr. Agrarverlag, Wien 2008, ISBN 978-3-7040-2284-4.

Weblinks

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

• Mineralienatlas – Chalkanthit