Сульфат меди или медный купорос широко используется в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Знание его молярной массы важно для правильного применения этого вещества в различных областях.
Основные сведения о сульфате меди
Сульфат меди(II) - неорганическое соединение, соль меди(II) и серной кислоты. Его химическая формула - CuSO4. В безводном виде представляет собой белый порошок, очень гигроскопичный. Образует кристаллогидраты синего и голубого цвета.
Наиболее распространен пентагидрат CuSO4·5H2O, именуемый медным купоросом. Это прозрачные кристаллы триклинной сингонии голубого цвета. Плотность 2,284 г/см3.
При нагревании пентагидрат последовательно теряет молекулы воды, переходя в тригидрат, моногидрат и безводную соль.
Сульфат меди хорошо растворим в воде, образует насыщенные голубые растворы. Из водных растворов легко кристаллизуется, обычно как пентагидрат CuSO4·5H2O.
Применяется в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Часто является исходным сырьем для получения других солей меди.
- Минералы сульфата меди в природе: Халькантит CuSO4·5H2O Халькокианит CuSO4 Бонаттит CuSO4·3H2O
| Температура, °C | Растворимость, г CuSO4 в 100 г H2O |
| 0 | 31,6 |
| 20 | 23,3 |
| 40 | 19,3 |
Строение и химические свойства
В кристаллической решетке пентагидрата CuSO4·5H2O ионы Cu2+ окружены молекулами воды, а ионы SO42− находятся между ними. Пятая молекула воды играет роль мостика между соседними комплексами.
При нагревании происходит постепенная дегидратация с образованием CuSO4·3H2O, затем CuSO4·H2O и в конечном итоге безводной соли.
В водных растворах сульфат меди полностью диссоциирует на ионы:
CuSO4 -> Cu2+ + SO42-
С ионами металлов, стоящих в ряду напряжений металлов левее меди, возможны реакции замещения с вытеснением меди из раствора ее солей.
C щелочами сульфат меди образует голубой гидроксид Cu(OH)2.
- Двойные соли сульфата меди и их формулы: Шениты M I 2Cu(SO4)2·6H2O Мирабилит Na2SO4·10H2O
Изучение химических свойств позволяет глубже понять природу сульфата меди и расширяет возможности его практического использования.
Вычисление молярной массы сульфата меди
Молярная масса показывает, какую массу в граммах имеет один моль вещества, то есть 6,02*1023 его молекул или атомов.
Для вычисления молярной массы сульфата меди используем следующий алгоритм:
- Записываем формулу вещества - CuSO4;
- Подбираем из таблицы значения атомных масс для каждого элемента;
- Суммируем атомные массы с учетом индексов в формуле;
- Полученная сумма и есть молярная масса вещества.
Так, для сульфата меди(II):
Ar(Cu) = 63,5; Ar(S)= 32; Ar(O) = 16
Mr(CuSO4) = 63,5 + 32 + 4*16 = 63,5 + 32 + 64 = 160 г/моль
Таким образом, молярная масса cuso4 равна 160 г/моль .
С помощью молярной массы можно вычислить количество вещества, если известна масса:
n = m/M
где:
- n - количество вещества, моль
- m - масса вещества, г
- M - молярная масса, г/моль
Например, определим количество вещества CuSO4, если его масса равна 32 г:
n(CuSO4) = m(CuSO4)/M(CuSO4) = 32 г / 160 г/моль = 0,2 моль
| Вещество | Молярная масса, г/моль |
| Хлорид натрия NaCl | 58,5 |
| Серная кислота H2SO4 | 98 |
| Глюкоза C6H12O6 | 180 |
Способы определения молярной массы на практике
Помимо теоретических расчетов по формулам, существуют экспериментальные методы определения молярной массы.
Например, метод эбулиоскопии основан на зависимости температуры кипения раствора от концентрации растворенного вещества. По разнице температур кипения чистого растворителя и раствора можно рассчитать молярную массу вещества.
Другой метод - криоскопия - заключается в анализе изменения температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем.
Также возможно определение молярной массы через плотность или осмотическое давление раствора данного вещества.
Зависимость свойств сульфата меди от молярной массы
Знание точного значения молярной массы CuSO4 важно при расчете концентрации его растворов, которые применяются на практике.
Например, для эффективного фунгицидного действия требуется раствор сульфата меди с концентрацией 0,2%. Такая концентрация соответствует 0,05 моль/л.
Свойства кристаллизации сульфата меди, его растворимость и температура плавления также зависят от количества вещества в рассматриваемом объеме, которое рассчитывается через молярную массу.
Вычисление молярной массы кристаллогидратов
Для кристаллогидратов сульфата меди, таких как CuSO4*5H2O, молярная масса рассчитывается аналогично, но с учетом массы молекул воды.
Например:
Mr(CuSO4*5H2O) = 63,5 + 32 + 4*16 + 5*18 = 249,5 г/моль
Где:
- 18 - молярная масса H2O
- 5 - количество молекул H2O
Таким образом, для кристаллогидратов в формулу подставляется суммарная молярная масса воды с учетом ее количества в соединении.
Расчет количества вещества через массу и наоборот
Зная точную молярную массу сульфата меди, можно легко перейти от массы вещества к количеству вещества и наоборот.
Для этого используются следующие формулы:
- m = n*M
- n = m/M
где:
- m - масса вещества
- n - количество вещества
- M - молярная масса
Например, сколько молекул CuSO4 содержится в 10 г этого вещества:
n(CuSO4) = m(CuSO4)/M(CuSO4) = 10 г / 160 г/моль = 0,0625 моль
Число молекул определяется как произведение числа Авогадро (6,02*1023 моль-1) на количество вещества:
N = n*NA = 0,0625 моль * 6,02*1023 моль-1 = 3,76*1022 шт.
