氢氧化铜 :一种蓝色结晶状粉末

更新时间:2022-12-09 23:12

氢氧化铜( 氢氧化物),化学式为Cu(OH)₂,一种蓝色或蓝绿色结晶粉末状无机物,又称可杀得,自然界中的氢氧化铜称作斯羟铜矿(spertiniite)。氢氧化铜晶体结构很不稳定,60℃左右就会发生键的断裂,温度继续升高则会脱水生成氧化铜,所以自然界中的氢氧化铜格外稀有,很少单独存在,常作为组成成分存在于其他矿物质中。

氢氧化铜具有腐蚀性,中等毒性,难溶于水,溶于酸、强碱氰化钾等物质。氢氧化铜是一种弱碱,显酸碱两性且酸性弱于碱性,与酸反应生成铜盐和水,与强碱反应成为新制氢氧化铜,新制氢氧化铜可以被还原性强的醛还原为砖红色氧化亚铜,还能与多羟基化合物蛋白质反应生成有颜色的配位化合物。氢氧化铜还可以与氨水反应成为铜氨溶液、与多元醇反应溶解为铜盐。

氢氧化铜在农业、工业、医疗等领域都有其不同的用途,最常见的用途是做为农药可杀得对农作物起到杀菌和保护作用,此外还可以作矿物饲料,在纤维素、铜盐、颜料等物质的工业生产中发挥用途。

氢氧化铜对鱼类和一些水生无脊椎动物有毒,并且会对水体造成污染,还会在土壤中形成重金属残留。人体吸入、摄入或触摸也会发生中毒现象,所以在使用时需注意安全。

历史与来源

氢氧化铜晶体于1937年由地质学家弗朗西斯科.斯佩尔蒂尼(Francesco Spertini)在加拿大魁北克省里士满的杰弗里矿中发现,命名为spertiniite,源于他的名字Spertini,中文译作斯羟铜矿。通常将自然界中的氢氧化铜称作spertiniite,物质氢氧化铜称作 氢氧化物。 公元前5000年的炼金术士可能就已经知道氢氧化铜。

自然界中的氢氧化铜十分稀有,因其性质不稳定所以很少单独存在,在自然界中通常作为组成成分存在于其他矿物质中,如孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[Cu₃(CO₃)₂(OH)₂]等。

氢氧化铜是一种次生矿物,铜合金被碱腐蚀后可以产生。1800年左右,在德国南部路德维希堡的一座城堡中,一件黄铜制品底部的夹缝中被发现有大面积氢氧化铜存在,由于平时用碱性的氨溶液对其进行清洗护理,并且夹缝中隔绝了空气和水分,所以导致了大面积氢氧化铜的形成。

自然界中的氢氧化铜十分稀有,因其性质不稳定所以很少单独存在,在自然界中通常作为组成成分存在于其他矿物质中,如孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、蓝铜矿[Cu₃(CO₃)₂(OH)₂]等。

氢氧化铜是一种次生矿物,铜合金被碱腐蚀后可以产生。1800年左右,在德国南部路德维希堡的一座城堡中,一件黄铜制品底部的夹缝中被发现有大面积氢氧化铜存在,由于平时用碱性的氨溶液对其进行清洗护理,并且夹缝中隔绝了空气和水分,所以导致了大面积氢氧化铜的形成。

经研究发现,氨水和黄铜在一定条件下长时间相互作用的确会有氢氧化铜的生成。

氢氧化铜最广为人知的是他的另一个身份——农药可杀得,最初于1968年由美国Kennecott Crop公司推出并售卖。

分子结构

氢氧化铜由铜离子与两个氢氧根构成。

氢氧化铜是一种晶体,属正交晶系。晶体内部铜和氧未能构成相对稳定的环状结构,基本结构由两个氧原子和一个铜原子组成,所以非常不稳定。

60 ℃时,长的铜氧键(O)会发生断裂,所以氢氧化铜在较低温度下便能分解。

物理性质

氢氧化铜是一种蓝色固体或蓝绿色粉末。有毒。摩尔质量97.561 g/摩尔,密度3.36 g/cm³,熔点80 ℃,溶度积2.20×10⁻²⁰,难溶于水、有机溶剂,溶于酸、浓碱、氨水氰化钾等物质。

化学性质

氢氧化铜是一种弱碱,受热时脱水生成黑色的氧化铜。氢氧化铜显酸碱两性且酸性弱于碱性,与酸反应生成铜盐和水,与强碱反应成为新制氢氧化铜。氢氧化铜还可以被还原性强的醛还原为砖红色氧化亚铜、与氨水反应成为铜氨溶液、与多元醇反应溶解为铜盐。

热分解

氢氧化铜受热时脱水变成黑色的氧化铜,受热至60 ℃开始变暗分解,超过80 ℃彻底分解。

酸碱两性

氢氧化铜是弱碱,但也微显酸性,所以氢氧化铜是一种具有酸碱两性的物质。

碱性

氢氧化铜显碱性,能与酸反应生成铜盐和水。如与硫酸反应生成硫酸铜和水。

酸性

氢氧化铜显弱酸性,与浓的强碱应生成蓝紫色的配合物四羟基合铜离子,也称新制氢氧化铜。

该反应中还伴随着一个副反应,四羟基合铜离子在碱性条件下会转化为铜氧化物氢氧根和水。

新制氢氧化铜是有机化学中重要的检验试剂,因其可以发生许多颜色反应,常用于检验醛类化合物、多羟基化合物蛋白质有机化合物

重要反应

与醛类物质反应

氢氧化铜在碱性条件下,易被还原性强的醛类物质还原为砖红色的氧化亚铜沉淀,也可被含醛基的还原性糖(如葡萄糖)所还原。

与氨水反应

在有铵根存在的条件下,氢氧化铜溶于氨水可形成深蓝色的铜氨配位化合物,该溶液称为铜氨溶液或Schweizer试剂(施魏策尔试剂)。

与多元醇反应

乙二醇丙三醇等具有邻二醇结构的多元醇,能使氢氧化铜沉淀溶解成蓝色的铜盐,此反应可用于鉴别多元醇。例如甘油与氢氧化铜反应生成蓝色的甘油铜

应用领域

农业

(1)氢氧化铜是一种低毒保护性杀菌剂,对真菌、细菌性病均有效,它能进入病菌细胞内,将细菌杀死,但不进入植物细胞,所以对作物安全,且不易产生抗药性。其杀菌作用主要靠铜离子,氢氧化铜喷洒到植物表面后,利用植物表面和病原菌表面上的水膜酸化,缓慢释放出的铜离子与真菌或细菌体内蛋白质中的各种基团作用,有效地抑制病菌的孢子萌发和菌丝生长,导致病菌死亡,从而减少病原菌对植物的浸染和在植物体内的蔓延,保护植物免受病原菌的危害。可用于柑橘、水稻、花生、十字花科蔬菜、胡萝卜、番茄、马铃薯、葱类、辣椒、茶树、葡萄、西瓜等防治柑橘疮痂病、树脂病、溃疡病、脚腐病,水稻白叶枯病、细菌性条斑病、稻瘟病、纹枯病,马铃薯早疫病致病疫霉,十字花科蔬菜草莓炭疽病、黑腐病,胡萝卜叶斑病,芹菜细菌性斑点病、早疫病、斑枯病,黑丽圆茄早疫病、炭疽病、褐斑病,菜豆细菌性疫病,葱类紫斑病、霜霉病,辣椒细菌性斑点病,黄瓜细菌性角斑病,香瓜霜霉病、网纹病,葡萄黑痘病、白粉病、霜霉病,花生叶斑病,茶树炭疽病、网斑病等。常用制剂为37.5%悬浮剂;53.8%、77%可湿性粉剂;46%、53.8%水分散粒剂。

(2)氢氧化铜可以做为矿物饲料添加剂促进畜禽生长,缩短养殖期。

工业

(1)氢氧化铜可用于纤维素有关的工业生产,氢氧化铜可以与浓氨水反应生成铜氨溶液,铜氨溶液可以溶解纤维素,通过测定纤维素或丝素的铜氨溶液的黏度可以估算其聚合度

(2)氢氧化铜可用于铜盐的生产,例如将其加热分解可制备氧化铜,将其还原可制备氧化亚铜

(3)氢氧化铜可用于颜料、染色剂的生产,如颜料布勒门蓝(Bremen 蓝色)的成分便是氢氧化铜。

医疗

氢氧化铜能被葡萄糖还原为砖红色的氧化亚铜,所以可用于血液、尿液中葡萄糖的检测。

制备方法

化学沉淀法(铜盐法)

在可溶性铜盐中加入碱(如氢氧化钠),即可得到氢氧化铜沉淀,过滤收集。

电解法

在直流的作用下,作为阳极的铜电极失去电子生成铜离子进入电解液中,而在作为阴极的铜电极一侧,水分子得到电子生成氢氧根进入到溶液中,同时生成氢气,形成不断向电解液上方充气的气泡流;带正电的铜离子在电解液中发生动态迁移至阴极,遇到阴极产生的氢氧根离子生成氢氧化铜沉淀。

检测方法

氢氧化铜农药制品(可杀得)在农作物中的残留分析方法可采用美国公定分析方法(AOAC, 1990)有关植物中Cu的原子吸收分光光度计法测定,按干灰化法步骤操作。土壤中的残留分析法按土壤中金属铜的常规分析方法提取,最后用原子吸收法测定。

安全事宜

环境危害

氢氧化铜农药制剂对鱼类和一些水生无脊椎动物有毒,并且会对水体造成污染,还会在土壤中形成重金属残留。

毒理学数据

(1)LD₅₀ 口服(大鼠):1000 mg/kg

(2)对多种不同动物的毒理学数据。

人体中毒表现

①口服中毒:多为口服中毒,口内有金属味,食管、胃部烧灼感,多有剧烈的恶心、呕吐、腹痛、腹泻、便血等症状。不久可出现肝、肾及神经系统统损害和溶血现象,如黄、血红蛋白尿、少尿、肾衰竭等。严重者者出现血管麻痹、头痛、头晕、妄、烦躁、呼吸困难、抽搐、昏迷,多因肝、肾衰竭或循环衰竭及脑水肿、脑疝而死亡。多死于中毒后的5-7日。

②皮肤接触中毒:出现皮肤潮红、瘙痒、丘疹、水疱、糜烂等。

急救措施

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