سولفات مس

توضیحات

سولفات مس با عنوان اختصاری کات کبود یا زاج کبود به عنوان رایج ترین و کاربردی ترین ترکیبات شیمیایی و نمک می باشد که عمدتا در طبیعت یافت می شود و در آزمایشگاه نیز برای استفاده تخصصی مورد تولید قرار می گیرد. این ماده ارزشمند از دوران روم بوستان در غارها و معادن به صورت محلول کشف شد که برای رنگرزی استفاده می گشت و به مرور زمان با شناخت خاصیت های آن، در حیطه ضدعفونی سازی نیز مورد استفاده قرار گرفت. اما ار قرن 18 میلادی به بعد، استفاده از سولفات مس در صنایع مختلف برای بهره گیری از کاربرد آن رواج یافت. مجموعه زحل شیمی در این صفحه به بررسی کاربردها  خواص و ایمنی آن می پردازد.

سولفات مس چیست؟

سولفات مس، یک ترکیب شیمیایی کاربردی با فرمول شیمیایی CuSO₄ است که از ترکیب یون سولفات و یون مس به تولید رسیده است. این محصول در نوع بی آب و آبدار عرضه می شود که نوع بی آب آن رنگ سفید پودری دارد و نوع آبدار آن به علت رنگ آبی، به کات کبود معروف است.

بلورهای آبی این ماده شیمیایی به عنوان پنتاهیدرات شناخته می شوند که در نوع بی آب، از جرم مولکولی 159.6 گرم بر مول برخوردار است. در حالت پنتاهیدرات و آبدار برای از دست دادن آب، از نقطه ذوب 110 درجه سانتیگراد بهره می برد.

این محصول از حلالیت بسیار خوبی برخوردار است و بالاترین نوع آبدار آن در نوع پنج مولکوله می باشد. به عبارتی نوع آبدار آن به راحتی در اتانول حل می شود و با حل شدن در آب نیز، یک محلول اسیدی به وجود می آورد. گاز سولفات مس سمی است و با حرارت دهی تجزیه می شود و گاز اکسید مس و گوگرد را به وجود می آورد

انواع سولفات مس

سولفات مس در دو نوع بی آب و آبدار به تولید می رسد که هر یک از انواع این ماده، دارای فرمول شیمیایی خاص و کاربرد منحصر به فردی است.

سولفات مس بی آب

این نوع از سولفات مس، با عنوان بی آب شناخته می شود که در نوع پودری با کریستالی به رنگ سفید، در طبیعت و آزمایشگاه تولید می شود. نوع بی آب این محصول جرم مولی بسیار پایین تری دارد و واکنش های شیمیایی شدیدتری را به وجود می آورد. استفاده از نوع بی آب این محصول به سبب داشتن غلظت مس بیشتر، در صنعت رواج دارد. این محصول به سرعت با آب ترکیب می شود و رنگ آب را به آبی تغییر می دهد.

سولفات مس آبدار

این نوع سولفات مس در نوع پنج آبه و تک آبه تولید می شود که در نوع کریستالی و پودری به رنگ آبی می باشد. نوع پنج آبه آن با عنوان پنتاهیدرات، از فرمول شیمیایی CuSO₄·5H₂O برخوردار است و پنج مولکول آب را در ساختار خود دارد و به علت کاربرد وسیع در رنگرزی و کشاورزی، رایج ترین نوع سولفات مس در جهان می باشد. اما نوع تک آبه آن با فرمول شیمیایی CuSO₄·H₂O، محدودیت بالایی در آزمایشگاه دارد که به علت پایداری کم، میزان کمتری از آن را تولید می کنند.

 

روش تولید سولفات مس

سولفات مس به عنوان یک ترکیب شیمیایی مهم، می تواند در طبیعت و با در آزمایشگاه به صورت صنعتی در نوع خشک و آبدار به تولید برسد. طبیعتا میزان سولفات مس موجود در طبیعت به علت کاهش منابع آن، محدود می باشد که برای بهره گیری از این ماده در صنایع ترجیح داده می شود که نوع صنعتی آن تولید و استفاده گردد.

روش‌های صنعتی تولید

سولفات مس که در شرایط آزمایشگاهی به صورت صنعتی تولید می شود، از روش های مختلفی برای تولید تبعیت می کند که هر یک از آن ها به دلیل آلودگی های جانبی بسیار پایین ط بهترین روش برای تولید این محصول می باشند.

• با ترکیب فلز مس با اسید سولفوریک غلیظ در شرایطی که اکسیژن در محیط وجود داشته باشد، می تواند اسید سولفوریک با فرمول CuO+H2​SO4​→CuSO4​+H2​O؛ را تولید کرد.
• حل کردن هیدروکسید مس در اسید سولفوریک نیز، سولفات مس را با فرمول Cu(OH)2​+H2​SO4​→CuSO4​+2H2​  ایجاد می کند.
• ترکیب ضایعات مسی یا آلياژهای مسی با اسید سولفوریک در مجاورت هوا، سولفات مس را به وجود می آورد.

استخراج از منابع معدنی

برای بهره برداری سولفات مس از طبیعت، همواره روش های متعددی از دیرباز استفاده می شود که سریع ترین و به صرفه ترین روش آن، معادن سولفات مس طبیعی می باشد. همچنین کانی های طبیعی مانند کالکانتیت نیز حاوی مقادیر قابل توجهی سولفات مس هستند. بعد از استخراج این ماده از سنگ معدن موردنظر، آن را با استفاده از محلول های رقیق اسیدی یا آب، شستشو می دهند تا سولفات مس محلول جداسازی گردد. در ادامه فرآیند و بهره گیری از تبخیر و تبلور، نوع آبدار پنتاهیدرات این محصول تولید می شود.

مراحل خالص ‌سازی و آماده‌ سازی

تولید سولفات مس با خلوص بالا ط همواره از روش آزمایشگاهی و صنعتی استفاده می شود که مراحل زیر برای تولید آن انجام می گیرد.

1. ماده خام که شامل مس فلزی، اکسید مس یا سنگ معدن است با اسید سولفوریک ترکیب می شود.
2. در فرآیند فیلتراسیون ناخالصی آن نظیر سیلیس و.. جداسازی می گردد.
3. مواد به دست آمده با قرار گرفتن در شرایط تبخیری، سولفات مس غلیظ را ارائه می کند.
4. مواد به دست پس از آوردن غلظت خاص، خنک شده و بلور پنتاهیدرات را به وجود می آورد.
5. بلورها پس از فرایند خشک کردن اختصاصی، بسته بندی می گردند.

کاربردهای سولفات مس

با توجه به خواص شیمیایی این محصول، کاربردهای وسیعی از آن در صنایع شیمیایی، پزشکی، کشاورزی، هنر و ساختمان سازی مشاهده می شود که کشف برخی از این کاربردها در طول تاریخ صورت گرفته است. از رایج ترین کاربردهای این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع کشاورزی

این محصول به عنوان یک جلبک کش قوی و تایید شده، در طول تاریخ برای از بین بردن جلبک های حوض، استخر و منابع آب شیرین استفاده شده است که اکنون از این ماده برای نابودی جلبک های محیط های رطوبتی مانند اب های کشاورزی و استخرهای پرورش ماهی استفاده می گردد. اما مهمترین نقش آن در کشاورزی، نابودی انواع قارچ و افت در مزارع و زمین های کشاورزی می باشد.

استفاده از این محصول در تولید قارچ کش و آفت کش های کشاورزی، بسیار رایج است که بیشتر برای کنترل بیماری قارچی باغ های انگور و خربزه استفاده می شود. از این محصول در جهت رفع کمبودهای مس خاک های کشاورزی فقیر نیز استفاده می شود به صورت کود، در اختیار خاک قرار می گیرد.

صنایع شیمیایی

بهره گیری از این ماده شیمیایی در بسیار از صنایع شیمیایی به بهبود راندمان تولید و افزایش بهره وری انجامیده است.

• استفاده در ساخت رنگ های معدنی و جوهر
• استفاده به عنوان کاتالیست برای افزایش سرعت واکنش آلی و معدنی
• استفاده به عنوان مواد اولیه برای نمک های کاربردی مس
• استفاده در تولید کاغذ برای جلوگیری از حمله موریانه ها

صنایع ساخت و ساز

در صنعت ساخت ساز، از این محصول در فرآیندهای اصلی و فرعی استفاده بی شماری صورت می گیرد که صرفا مزیت جلبک کشی و قارچ کشی آن، مورد توجه قرار گرفته است:

• استفاده در تولید صنایع چوبی ساختمانی برای جلوگیری از پوسیدگی و حمله قارچ ها
• استفاده در مصالح ساختمانی برای جلوگیری از رشد خزه و کنترل رشد جلبک استفاده در فعال سازی سیمان های رنگی و مصالح ساختمانی به عنوان افزودنی

آبکاری و حفاظت فلزات

در صنعت تولید و برش فلزات از سولفات مس بیشتر برای آبکاری استفاده می شود که می تواند مزایای زیر را به دنبال داشته باشد:

• استفاده در صنعت آبکاری برای الکترولیت ها و… برای جلوگیری از اکسیداسیون و خوردگی
• استفاده در تولید بردهای مدار چاپی و صنایع الکترونیک

 

خواص و مزایای سولفات مس

از جمله محبوبیت های سولفات مس به سبب مزیت های فوق العاده آن در صنایع مختلف می باشد که کاربرد مصرفی آن می تواند تمامی صنایع بزرگ و کوچک را پوشش دهد.

• افزایش کیفیت خاک و محصولات کشاورزی به دلیل تأمین مس موردنیاز خاک و از بین بردن قارچ و آفات خاک و محصولات آن صورت می گیرد.
• مقاوم ‌سازی فلزات در برابر خوردگی که ناشی از آبکاری مس می باشد، می تواند رسانایی فلزات را افزایش داده و امکان استفاده طولانی مدت آن ها را در شرایط نامطلوب محیطی و جوی ممکن سازد و به طول عمر مصرفی و کیفیت ساخت آن ها بیافزاید.
• دز صنعت شیمیایی ضمن ضدعفونی کردن چوب و مصالح، باعث افزایش سرعت واکنش پذیری معادلات شیمیایی شود و به عنوان یک رنگ جذاب سبز و آبی به کار رود.

میزان مصرف و دوز مناسب سولفات مس

با توجه به اینکه سولفات مس، یک ترکیب شیمیایی و کاربردی به شمار می رود اما استفاده از آن با دوز نامناسب، علاوه بر اینکه تاثیرگذاری مزایای آن را خنثی می سازد، می تواند تاثیر سویی در سلامت انسان گیاهان و حیوانات نیز داشته باشد. لذا شناخت دوز مصرفی دقیق این محصول در اولویت استفاده از آن قرار دارد.

در کشاورزی: غلظت مناسب برای گیاهان مختلف

میزان استفاده از این محصول در صنعت کشاورزی، طبیعتا به نیاز خاک، غلظت سولفات مس و همچنین هدف مصرف بستگی دارد. برای استفاده از این محصول به عنوان قارچ کش، باید محلول آن با غلظت نیم تا یک درصد در اختیار خاک باغ با مزارع قرار بگیرد.

اما بهره گیری از آن برای تامین مس خاک که به طور معمول به صورت کود میکرو انجام می گیرد، باید به طور میانگین به اندازه یک تا دو کیلوگرم در هکتار باشد. برای کنترل جلبک در آب های کشاورزی و استخرهای پرورش ماهی نیز لازم است برای هر هزار لیتر آب  دو تا سه گرم سولفات مس استفاده شود.

در صنعت: میزان مورد نیاز برای فرآیندهای شیمیایی

در صنایع شیمیایی نیز پایبندی به غلظت محصول، امری مهم است که کیفیت خروجی تولیدات صنعتی را تحت تاثیر قرار می دهد. برای آبکاری مس فلزات لازم است که غلظت این ماده 150 تا 250 گرم در لیتر باشد. در فرآیند کاتالیست واکنش های شیمیایی، براساس نوع واکنش، این محصول 0.1 تا چند درصد از وزن محلول آبکاری را تشکیل می دهد. برای استفاده در ترکیبات مصالح و تولید صنایع چوبی، محلول های وو تا پنج درصدی از آن کافی می باشد.

عوارض و خطرات سولفات مس

سمی بودن این ترکیب شیمیایی به تایید صنایع مختلف رسیده است بنابراین استفاده از آن با در حد کم و مطابق با دوز مصرفی تایید شده می تواند از تاثیرات مخرب آن بر زیست محیطی به خصوص سلامت انسان ها بکاهد.

تماس پوستی و تحریکات پوستی از عمده ترین معایب استفاده از آن می باشد که افرادی که با آن در صنایع مختلف سروکار دارند، پیش می آید و خارش، سوزش، التهابات پوستی و همچنین سوزش و آسیب به قرنیه چشم را ممکن می سازد.

همچنین استنشاق آن در محیطی که از آن استفاده می شود، تحریکات ریه را افزایش می دهد و سرفه خشک و تنگی نفس را به دنبال دارد که در موارد حاد سرگیجه و علائم مسمومیت را برای افراد آشکار می سازد.

با ورود این ماده به آب های زیرزمینی، آلودگی منابع آبی و ازدیاد سولفات مس در آب مصرفی افزایش می یابد. از سویی دیگر ازدیاد آن در خاک های کشاورزی می تواند در طول زمان، میزان حاصلخیزی خاک را کاهش دهد و بهره وری خاک برای کشاورزی را به حداقل برساند.

نکات ایمنی برای کارگران و مصرف‌ کنندگان

در استفاده از این محصول، لازم است کارگران، پرسنلین و افرادی که ارتباط مستقیمی با آن دارند، شرایط زیر را برای جلوگیری از خطرات آن برای سلامتی رعایت نمایند:

• از دستکش و عینک ایمنی استفاده شود.
• در صورت تماس با پوست یا چشم، با آب فراوان شسته شود.
• محلول این ماده، در زمان غیر استفاده در ظرف دربسته نگهداری گردد.

روش‌های نگهداری سولفات مس

نحوه نگهداری از محصول نیز می تواند تاثیر بسیار زیادی در کاهش اثرات مخرب آن داشته باشد که در ادامه به مهمترین نکات مراقبتی در زمینه نگهداری از سولفات مس می پردازیم.

• محل و شرایط ذخیره‌سازی باید دارای تهویه باشد و در مقابل نور مستقیم خورشید و دمای بالا قرار نگیرد.
• از قرار دادن آن در محیط های رطوبتی برای عدم تغییر رنگ آن خودداری شود.
• قرار دادن آن در مقابل حرارت بالا منجر به ساطع شدن گازهای سمی می شود.
• از مجاورت آن با مواد اسیدی و بازی قوی جهت جلوگیری از اشتعال و انتشار گازهای سمی خودداری شود.
• محصول در ظرف های پلی اتیلنی یا پلاستیکی درب دار نگهداری شود.

سولفات مس در کشاورزی و باغبانی

سولفات مس یکی از کودهای مهم برای تامین مس خاک و محصولات کشاورزی گیاهی می باشد که استفاده از آن ها می تواند از زردی برگ ها، پژمردگی نوک شاخه ها و کاهش محصولات کشاورزی جلوگیری کند که این امر در صورتی محقق می شود که کمبود مس خاک به روش آزمایشگاهی به تایید برسد. در غیر این صورت، با ازدیاد مس خاک و استفاده از کود آن برای زمین های کشاورزی، سوختگی برگ ها و ریشه ها رخ خواهد داد.

از سویی دیگر از بین بردن قارچ ها و افت های باکتریایی با استفاده از کودهای اختصاصی سولفات مس رخ می دهد که می تواند پوسیدگی میوه، سفیدک، لکه برگی و انواع دیگر علائم قارچ های خاک کشاورزی را از بین ببرد.

در استفاده از این محصول، باید دوز مناسبی از آن مورد استفاده قرار بگیرد و فرد مصرف کننده، همواره از دستکش، ماسک و عینک استفاده کند. استفاده از کودهای موردنظر بنابه نوع استفاده، به صورت پودری و محلول می باشد.

سولفات مس در صنایع شیمیایی و فلزکاری

یکی از شاخه های بهره گیری از سولفات مس، رنگرزی است که این محصول می تواند یک منبع رنگ معدنی سبز و آبی را برای این صنعت به وجود آورد. همچنین استفاده از آن برای تولید جوهر و کاتالیست، در صنعت شیمیایی بسیار مهم می باشد و می تواند سرعت واکنش های شیمیایی را بالاتر ببرد.

در آبکاری فلزات، برای حفاظت بیشتر فلزات از پوسیدگی و خوردگی از این محصول به صورت محلول استفاده می شود که کیفیت و دوام فلز موردنظر را بالا برده و طبیعتا عمر مصرفی آن را بیشتر می کند.

اقدامات ایمنی هنگام کار با سولفات مس

برای استفاده از این محصول شیمیایی لازم است در وهله اول، رعایت نکات پوشش ایمنی مانند ماسک، دستکش، عینک ایمنی و لباس کار بلند در اولویت قرار بگیرد. همچنین خوردن، آشامیدن و استعمال دخانیات در هنگام کار با سولفات مس، می تواند احتمال مسمومیت را برای فرد بالا ببرد که انجام ارائه کارها منع شده است.

لذا در صورت تماس پوستی یا چشمی با این محصول، شستشوی سریع آن با آب فراوان توصیه می شود تا در اسرع وقت به مراکز درمانی مراجعه شود. جابجایی ظرف حاوی این محصول نیز باید با احتیاط صورت بگیرد تا از پخش شدن گرد و غبار آن در محیط جلوگیری شود.

مقایسه سولفات مس با ترکیبات دیگر مس

ترکیبات شیمیایی حاوی مقادیر مشخصی یون مس، متعدد هستند که بالطبع از نظر نوع ساختار شیمیایی کاربرد  مزایا و… از تفاوت های فاحشی برخوردار هستند که در ادامه به مقایسه سولفات مس با دیگر ترکیبات حاوی مس می پردازیم.

• سولفات مس با فرمول CuSO، دارای دو نوع آبدار با بلور آبی رنگ (پنتاهیدرات) و نوع بدون آب در نوع پودر سفید است که با خواص قارچ کشی و محافظت کنندگی، در صنایع کشاورزی، صنعتی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.
• کلرید مس با فرمول CuCl₂، جامد سبز و قهوه ای رنگ است که در صنایع تولید رنگ، تولید کانالیست و داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد و در مقایسه با سولفات مس، از میزان حلالیت بالایی در آب برخوردار است.
• اکسید مس با فرمول CuO که دارای رنگ قرمز و سیاه است، در صنایع تولید شیشه و سرامیک، کاتالیست و متالوژی کاربرد گسترده ای دارد و برخلاف سولفات مس، قابلیت انحلال در آب ندارد.
• استات مس با فرمول Cu(CH₃COO)₂، از رنگ سبز آبی بهره می برد و در صنایع رنگرزی پارچه، تولید چوب و کاتالیست استفاده می شود. این محصول نیز مانند سولفات مس، قارچ کش می باشد اما استفاده محدودی در صنعت کشاورزی دارد.

سوالات متداول درباره سولفات مس

• آیا سولفات مس برای محیط زیست مضر است؟

بله، رهاسازی آن در آب، باعث آلودگی آب های زیرزمینی و مسمومیت می شود و کاهش حاصلخیزی خاک را به دنبال دارد.

• چگونه از سولفات مس در باغچه خانگی استفاده کنیم؟

برای از بین بردن قارچ خاک باغچه، لازم است محلول نیم تا یک درصد آن را در روزهای خنک و در ساعات ظهر، با رعایت کامل شرایط ایمنی نظیر دستکش و ماسک، در اختیار خاک قرار داد.

• آیا مصرف بیش از حد سولفات مس خطرناک است؟

بله، مصرف آن به صورت خوراکی با آشامیدنی که در اثر مصرف زیاد آن در محصولات کشاورزی و آلوده شدن آب های زیرزمینی رخ می دهد، باعث مسمومیت حاد می شود و استنشاق آن نیز درگیری ریه و سیستم تنفسی را ایجاد می کند.

• تفاوت سولفات مس خشک و آبی چیست؟

نوع آبی این محصول، بلوری شکل و آبی رنگ است که با عنوان پنتاهیدرات شناخته می شود اما نوع خشک آن، پودری و سفید رنگ است و بسیار رطوبت گیر می باشد.

نتیجه‌گیری

سولفات مس به عنوان یک نمک معدنی و ترکیب شیمیایی خاص و منحصر به فرد ط از خواص قارچ کشی بهره می برد که این مزیت نداشته است استفاده از آن را در صنایع کشاورزی،، شیمیایی و صنعتی افزایش دهد و امکان بهره گیری از رنگ آبی آن را در صنعت رنگرزی ممکن سازد. مجموعه زحل شیمی با ارائه اطلاعات‌ کامل درباره سولفات مس، راهکارهای و نحوه استفاده از آن را به طور دقیق در این مقاله متذکر شد که می تواند تاثیر بسزایی در فرآیند استفاده از آن توسط صنایع مختلف داشته باشد.