Kupfersulfat

Strukturformel
Cu2+
Allgemeines
Name	Kupfersulfat (wasserfrei)
Andere Namen	Kupfer(II)-sulfat(VI), Kupfervitriol, blauer Galitzenstein
Summenformel	CuSO4
CAS-Nummer	7758-98-7
Kurzbeschreibung	weißes bis graues, geruchloses Pulver, Hydrate: hellblaue bis leicht türkisfarbene Kristalle
Eigenschaften
Molare Masse	159,61 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	3,61 g·cm−3
Schmelzpunkt	thermische Zersetzung: 340 - 650 °C
Löslichkeit	leicht löslich in Wasser: 203 g/l, schlecht löslich in Methanol, unlöslich in Ethanol
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I Xn Gesundheits- schädlich N Umwelt- gefährlich 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.

Kupfersulfat ist das Kupfersalz der Schwefelsäure und ist aus Cu²⁺-Kationen und SO₄^2--Anionen aufgebaut. Es ist ein farbloser Feststoff, der nicht brennbar ist und sich leicht in Wasser löst. Wasserhaltige Kupfersulfate, zum Beispiel das Kupfer(II)-sulftat-Pentahydrat, haben eine blaue Farbe.

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Vorkommen

In der Natur kommt Kupfersulfat als Verwitterungsprodukt sulfidischer Kupfererze, als krustenförmige, körnige oder faserige Aggregate vor. Sein Mineralname ist Chalkanthit.

Gewinnung und Darstellung

Im Labor lässt sich Kupfersulfat beispielsweise aus Kupferhydroxid und Schwefelsäure herstellen. Technisch wird Kupfersulfat durch Einwirkung von Schwefelsäure auf Kupferoxide oder Kupfersulfide gewonnen. Es 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

  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

• Molmasse: 249,69 g/mol
• Kurzbeschreibung: blauer, geruchloser Feststoff
• Aggregatzustand: fest
• Dichte: 2,284 g/cm³, bei 25 °C
• Kristallwasserabgabe: 88 - 245 °C
• thermische Zersetzung: 340 – 650 °C
• Löslichkeit: leicht löslich in Wasser: 317 g/l
• CAS Nummer: 7758-99-8 (Pentahydrat)

Kupfersulfat–Pentahydrat (Kupfer(II)-tetraoxosulfat(VI)-Pentahydrat, Chalkanthit) bildet himmelblau gefärbte, trikline Kristalle, die beim Erhitzen das Kristallwasser abgeben und das farblose Kupfersulfat-Anhydrat bilden. Bei 95 °C spalten sich zwei Wassermoleküle ab, es entsteht das Trihydrat. Weitere zwei Wassermoleküle werden bei 116 °C abgespalten, das fünfte bei 200 °C, dabei färbt sich das Kupfersulfat weiß. Der Vorgang ist umkehrbar, beim Auflösen des wasserfreien Anhydrates in Wasser bildet sich wieder das Pentahydrat, dabei erwärmt sich das Kupfersulfat durch die Aufnahme von Wasser und färbt sich wieder blau. Das Pentahydrat sollte formal besser [Cu(OH₂)₄] SO₄ · 1 H₂O geschrieben werden, da im Kristall vier Wassermoleküle direkt an das Kupfer(II)-Ion koordiniert sind.

Verwendung

Kupfersulfat wird verwendet zur galvanischen Verkupferung (Galvanotechnik), zur Herstellung von kupferhaltigen Farben, zur Kupferstichätzung, in der Medizin als zusammenziehendes (adstringierendes) Mittel, früher auch als Brechmittel (es schmeckt unangenehm bitter, ist aber nicht ganz ungiftig) und in Silvester-Raketen (erzeugt einen bläulich-grünen Farbton). Kupfervitriol findet man 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. In Form von Bordeauxbrühe, einer Mischung von Kalkmilch und Kupfersulfat, wird es im Weinbau zur Bekämpfung von Pilzerkrankungen eingesetzt. Das wasserfreie, weiße Kupfersulfat dient als Trocknungsmittel (beispielsweise zur Herstellung von wasserfreiem Ethanol) und zum Nachweis von Wasser, wobei es sich, durch Einlagerung von Kristallwasser, blau färbt. Des weiteren wird Kupfersulfat, besonders in der Schule, sehr gerne zum Kristallzüchten verwendet. In Kombination mit Ammoniumsulfat wird Kupfersulfat gegen Algen in Schwimmbädern eingesetzt.

Medizinische Verwendung

Die paramagnetische Eigenschaft von Kupfersulfat macht die Nutzung als Kontrastmittel in der Magnetresonanzspektroskopie (NMR) möglich. 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 homöopathischen Medizin wird Kupfersulfat als Cuprum sulfuricum gemäß HAB 1.2 verwendet.

Biologische Bedeutung

Kupfersulfat ist für Wasserorganismen sehr giftig und kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben. Es ist ein Stoff der Wassergefährdungsklasse 2 und ist somit als wassergefährdend eingestuft.

Sicherheitshinweise

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

Toxikologie

Wasserfreies Kupfersulfat

• LD₅₀ (oral, Ratte): 300 mg/kg

Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat

• LD₅₀ (dermal, Ratte): >2000 mg/kg
• LD₅₀ (oral, Ratte): 960 mg/kg