Kupfer(II)-Sulfat (CuSO4): Eigenschaften, Verwendung & Definition

Kupfer(II)-Sulfat (CuSO4): Eigenschaften, Anwendung & Definition — blaues Vitriol, fungizid, Kupferreinigung, Lehr- und Laborstoff. Kompaktes Wissen für Schüler & Profis.

Autor: Leandro Alegsa

Kupfer(II)-Sulfat, auch als Kupfersulfat, blaues Vitriol oder Blaustein bekannt, ist eine chemische Verbindung. Seine chemische Formel lautet CuSO4. Es enthält Kupfer in seiner Oxidationsstufe +2 und das Sulfationen. In der Praxis begegnet man dem Salz meist als das intensive blaue Pentahydrat CuSO4·5H2O, ein kristalliner Feststoff, der in Wasser gut löslich ist und durch seine Farbe leicht erkennbar ist. Kupfer(II)-sulfat wirkt fungizid und wird deshalb zur Bekämpfung bestimmter Pilze eingesetzt; außerdem findet es vielseitige Anwendung in Labor, Industrie und Unterricht.

Physikalische und chemische Eigenschaften

  • Aussehen: CuSO4·5H2O bildet blaue Kristalle. Das anhydrische Salz (ohne Kristallwasser) ist weiß bis grau-weiß.
  • Geruch: geruchlos.
  • Löslichkeit: gut in Wasser löslich; die Löslichkeit steigt mit der Temperatur. In organischen Lösungsmitteln kaum löslich.
  • Kristallwasser: Das Pentahydrat enthält fünf Wassermoleküle pro Formelunit. Beim Erhitzen verliert es nach und nach Wasser und wird farblos (anhydrisch).
  • Reaktivität: Kupfer(II)-Ionen bilden leicht Komplexe (z. B. mit Ammoniak entsteht das tiefblaue [Cu(NH3)4]2+). Metallische Reduktionsmittel (z. B. Eisen) können Cu2+ zu elementarem Kupfer reduzieren.

Herstellung

Kupfer(II)-Sulfat lässt sich durch Reaktion von Kupfer oder Kupferoxiden mit Schwefelsäure herstellen oder durch Lösen von Kupfermetall in verdünnter Schwefelsäure unter Oxidation. Industriell wird es außerdem als Nebenprodukt bei anderen Kupferprozessen gewonnen.

Verwendung

  • Landwirtschaft: Als Fungizid und Bestandteil von Produkten wie der Bordeaux-Mischung zum Schutz von Obstbäumen, Reben und Weinbergen.
  • Wasserwirtschaft: Als Algizid und zur Bekämpfung von Bewuchs (z. B. in Bewässerungsanlagen), allerdings unter strengen Auflagen wegen Umwelttoxizität.
  • Labor und Bildung: Häufig bei Schul- und Demonstrationsexperimenten (Kristallzüchtung, Redoxreaktionen, Koordinationschemie).
  • Technik und Industrie: Als Ausgangsstoff für Kupferverbindungen, in Galvanik, Gerberei, Pigmentherstellung und als Katalysator oder Reagenz in der chemischen Analytik.
  • Haushalt/Gewerbe: Früher eingesetzt als Holzschutzmittel und als Elektronenleitpaste; wegen Toxizität und Umweltproblemen sind viele Anwendungen heute eingeschränkt.

Sicherheit und Umwelt

Gefährlichkeitsprofil: Kupfer(II)-Sulfat ist giftig für Wasserorganismen und kann bei Mensch und Tier gesundheitliche Schäden verursachen. Beim Umgang sind Schutzmaßnahmen notwendig:

  • Kontakt mit Haut und Augen vermeiden – bei Berührung gründlich mit Wasser spülen.
  • Beim Einatmen oder Verschlucken sofort ärztliche Hilfe suchen.
  • Arbeitsplatzschutz: Handschuhe, Schutzbrille und geeignete Schutzkleidung tragen; Staubentwicklung vermeiden.

Umwelt: Kupferionen reichern sich in Böden und Gewässern an und sind schädlich für Wasserpflanzen, Fische und Mikroorganismen. Der Einsatz in Gewässern und die Ausbringung in der Landwirtschaft sind gesetzlich reguliert.

Lagerung und Entsorgung

  • Trocken, kühl und gut verschlossen lagern, getrennt von starken Reduktionsmitteln und organischen Stoffen.
  • Behälter gegen Feuchtigkeit schützen, da das Salz hydratisiert bzw. del- oder rehydriert werden kann.
  • Entsorgung als schadstoffhaltiger Abfall über zugelassene Sammelstellen; nicht in Abwasser oder öffentliche Gewässer gelangen lassen.

Erste Hilfe

  • Bei Hautkontakt: Mit viel Wasser und Seife abspülen. Bei Reizung ärztlichen Rat einholen.
  • Bei Augenkontakt: Mindestens 15 Minuten mit fließendem Wasser spülen und Arzt kontaktieren.
  • Bei Verschlucken: Kein Erbrechen herbeiführen; sofort ärztliche Hilfe aufsuchen oder Giftnotruf kontaktieren.
  • Bei Einatmen: Betroffene an die frische Luft bringen und bei Atembeschwerden ärztliche Hilfe holen.

Bemerkenswerte Reaktionen und Nachweise

  • Mit unedleren Metallen (z. B. Eisen) läuft eine Redoxreaktion ab, bei der kupferiges Metall abgeschieden wird: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
  • Mit Ammoniak entsteht ein charakteristisches tiefblaues Komplexion, das oft in Schülerexperimenten gezeigt wird.
  • In der analytischen Chemie dient Kupfer(II)-Sulfat als Bestandteil verschiedener Reagenzien (z. B. Fehling- oder Tollens-Analoga bzw. andere Nachweisreaktionen).

Zusammengefasst ist Kupfer(II)-Sulfat ein vielseitiges, gut untersuchtes Kupfersalz mit charakteristischer blauer Farbe (als Pentahydrat), das in Landwirtschaft, Industrie und Lehre breite Anwendung findet. Wegen seiner Toxizität gegenüber Menschen und Umwelt ist ein umsichtiger und gesetzeskonformer Umgang erforderlich.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Kupfer(II)-sulfat ist ein blauer Feststoff, wenn es hydratisiert ist (an Wassermoleküle gebunden). Es ist weißlich, wenn es wasserfrei ist (nicht an Wassermoleküle gebunden). Wenn es hydratisiert ist, sind normalerweise fünf Wassermoleküle daran gebunden. Es kann durch Erhitzen dehydriert werden. Wenn ihm Wasser hinzugefügt wird, wird es wieder hydratisiert. Wenn es sich in Luft befindet, nimmt es Wasserdampf auf und wird ebenfalls hydratisiert.

Chemische Eigenschaften

Es ist ein schwaches Oxidationsmittel. Es reagiert mit den meisten Metallen unter Bildung von Kupfer und einem Metallsulfat. Zum Beispiel reagiert es mit Eisen zu Kupfer und Eisen(II)-sulfat.

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Es reagiert mit Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid zu Kupfer(II)-Hydroxid.

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4

Es reagiert mit Natriumcarbonat zu Kupfer(II)carbonat.

CuSO4 + Na2CO3 → CuCO3 + Na2SO4

Es reagiert mit Ammoniak zu einer dunkelblauen Lösung. Diese Lösung kann Fasern in Baumwolle auflösen.

CuSO4 + 4 NH3 → Cu(NH3)4SO4

Wenn es auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, verwandelt es sich in Kupfer(II)-oxid und Schwefeltrioxid.

CuSO4 → CuO + SO3

Es färbt sich blau-grün, wenn es in einer Flamme erhitzt wird, wie alle Kupferverbindungen.

Kupfer-FlammtestZoom
Kupfer-Flammtest

Vorkommen

Kupfer(II)-sulfat wird im Boden als Chalcanthit gefunden. Chalcanthit ist leicht löslich. Es kommt nur in trockenen Gebieten vor. Wenn es an der Luft ist, verliert es seine leuchtend blaue Farbe. Einige Mineralien werden geschmacklich geprüft. Chalcanthit hat einen süßen Metallgeschmack. Er sollte nur vorsichtig verkostet werden, da er giftig ist. Seine Mohshärte beträgt 2,5. Er ist das Pentahydrat des Kupfersulfats. Er ist blau oder grün. Viele Menschen, die Mineralien sammeln, wollen ihn haben.

Vorbereitung

Kupfersulfat wird normalerweise nicht in einem kleinen Labor hergestellt, weil es viel einfacher ist, es einfach zu kaufen. Es gibt jedoch einige Möglichkeiten, Kupfersulfat herzustellen.

Kupfer(II)-sulfat kann durch Elektrolyse einer Schwefelsäurelösung mit Kupferelektroden hergestellt werden. Es wird sowohl Wasserstoff als auch Kupfersulfatlösung hergestellt.

Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2

Es kann auch durch Reaktion von Kupfer(II)-oxid oder Kupfer(II)-hydroxid oder Kupfer(II)-carbonat mit Schwefelsäure oder durch Zugabe von Kupfer zu erhitzter konzentrierter Schwefelsäure hergestellt werden:

CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4

Cu(OH)2 + H2SO4 → 2 H2O + CuSO4

CuCO3 + H2SO4 → H2O + CuSO4 + CO2

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + H2O + SO2

Es kann auch durch Reaktion von Kupfer mit einer Mischung aus Salpetersäure und Schwefelsäure hergestellt werden.

Herstellung von Kupfersulfat durch Elektrolyse von Schwefelsäure mit KupferelektrodenZoom
Herstellung von Kupfersulfat durch Elektrolyse von Schwefelsäure mit Kupferelektroden

Verwendet

Kupfer(II)-sulfat, als die häufigste Kupferverbindung, hat viele Verwendungsmöglichkeiten. Es kann zur Abtötung von Algen und Pilzen verwendet werden. Einige Pilze können jedoch gegen Kupfersulfat resistent werden. Dann tötet das Kupfersulfat sie nicht mehr ab. Es kann mit Kalk vermischt werden, um einen ähnlichen Pilzkiller herzustellen. Es kann verwendet werden, um Aquarienfische gegen Infektionen zu behandeln. Es wird auch zum Nachweis von Zucker verwendet. Es verwandelt sich in rotes Kupfer(I)-oxid, wenn es durch einen Zucker reduziert wird. Es kann in der organischen Chemie als Katalysator und Oxidationsmittel verwendet werden. Es wird verwendet, um festzustellen, ob Blut anämisch ist.

Es ist häufig in Chemie-Sets zu finden. Es wird verwendet, um eine Verdrängungsreaktion zu demonstrieren, bei der ein Metall mit Kupfersulfat reagiert, um Kupfer und das Metallsulfat herzustellen. Es wird auch verwendet, um hydratisierte und wasserfreie Chemikalien zu demonstrieren. In der Vergangenheit wurde es als Brechmittel verwendet. Heute wird es als zu giftig angesehen.

Es kann zur Reinigung von Kupfer verwendet werden. Ein dünnes reines Kupferstück und ein dickes unreines Kupferstück werden in Kupfersulfatlösung gelegt. Die dünne Platte wird mit demnegativen Draht und die dicke Platte mit dem positiven Draht verbunden. Durch sie wird ein elektrischer Strom geleitet. Das Kupfer in der dicken Platte löst sich auf und plattiert sich auf der dünnen Platte. Alle Verunreinigungen fallen auf den Boden, während das reine Kupfer an der negativen Elektrode entsteht.

Jemand bedeckte die Wände seiner Wohnung zur Dekoration mit Kupfersulfatkristallen.

Sicherheit

Kupfersulfat ist etwas giftig für den Menschen. Es ist jedoch sehr giftig für Fische. Beim Menschen reizt es Haut und Augen. Beim Verzehr kann es Übelkeit verursachen. Es führt automatisch zum Erbrechen, wenn es eingenommen wird. Wenn jedoch zu viel davon gegessen wird, kann es in den Magen gelangen und viele Probleme verursachen.

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Fragen und Antworten

F: Was ist Kupfer(II)-sulfat?


A: Kupfer(II)-sulfat ist eine chemische Verbindung, die Kupfer in der Oxidationsstufe +2 und Sulfat-Ionen enthält.

F: Wie lautet die chemische Formel von Kupfer(II)sulfat?


A: Die chemische Formel von Kupfer(II)-sulfat lautet CuSO4.

F: Wie ist die Farbe von Kupfer(II)-sulfat?


A: Kupfer(II)-sulfat ist ein blauer Feststoff.

F: Wie lauten einige gebräuchliche Namen für Kupfer(II)-sulfat?


A: Kupfer(II)-sulfat ist auch als Kupfersulfat, Kupfersulfat, blaues Vitriol oder Blaustein bekannt.

F: Wozu dient Kupfer(II)-sulfat bei der Abtötung von Pilzen?


A: Kupfer(II)-sulfat ist dafür bekannt, dass es antimykotische Eigenschaften hat und daher zur Abtötung von Pilzen verwendet werden kann.

F: Wie wird Kupfer(II)-sulfat bei der Reinigung von Kupfermetall verwendet?


A: Kupfer(II)-sulfat wird zur Reinigung von Kupfermetall verwendet, da es im Kupfer vorhandene Verunreinigungen auflösen kann.

F: Wird Kupfer(II)-sulfat häufig in Chemie-Sets und im praktischen Unterricht an Gymnasien verwendet?


A: Ja, Kupfer(II)-sulfat ist in Chemie-Sets und im praktischen Unterricht in der Sekundarstufe II recht häufig zu finden.


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