Rola związków miedzi

Spośród całkowitej światowej produkcji, związki miedzi stanowią niewielki odsetek – w porównaniu do jej stopów oraz metalicznej miedzi. Mimo wszystko związki te odgrywają ważną i zróżnicowaną rolę w różnych gałęziach przemysłu i w rolnictwie. Niska toksyczność związków miedzi względem zwierząt i roślin wyższych sprawiła, że był to jeden z pierwszych znanych środków grzybobójczych. Obecnie ten trend jest utrzymywany. Miedź tworzy szereg różnych związków chemicznych. Wśród nich wyróżnia się związki miedzi na $\text{I}$ i $\text{II}$ stopniu utlenienia oraz związki kompleksowe na $\text{III}$ i $\text{IV}$ stopniu utlenienia.

R11L8lEMyS7vC

Zdjęcie przedstawiające kryształy kuprytu, rzadkiego minerału. Różowe, błyszczące kryształy powstały na powierzchni niewielkiej bryłki minerału w kolorze pomarańczowym.

Związek ten powstaje również w wyniku działania substancji redukujących – takich jak aldehydy, cukry, ale również hydrazyny czy hydroksyloaminy – na mieszaninę zawierającą świeżo strącony wodorotlenek miedzi($\text{II}$) lub związki kompleksowe miedzi($\text{II}$) w roztworze o odczynie zasadowym. Tę właściwość wykorzystuje się w czterech próbach: Trommerapróba TrommeraTrommera, Fehlingapróba FehlingaFehlinga, Benedicta oraz w próbie Barfoeda, które stosowane są w celu wykrywania i ilościowego oznaczania aldehydów oraz cukrów. Pozwalają one odróżnić ketony od aldehydów, dlatego stosuje się je między innymi w analityce laboratoryjnej. Przykładowo, w wyniku próby Trommera, najczęściej wykorzystywanej i spotykanej w czasie szkolnej nauki chemii, zachodzi następujący proces redukcji:

Co więcej, to właśnie ${\text{Cu}}_2\text{O}$ stosowany jest w rolnictwie jako środek grzybobójczy (dla nasion i roślin uprawnych), ale także jako katalizator w reakcjach organicznych, dodatek do nawozów, pigment do ceramiki, szkła i tworzyw sztucznych, adsorbent tlenku węgla($\text{II}$). W postaci farb wykorzystywany jest do pokrywania den łodzi i statków w celu ochrony przed pąklami i glonami.

Próba Fehlinga wymaga zastosowania kompleksów winianowych miedzi($\text{II}$). Kompleksy te otrzymuje się w wyniku zmieszania roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) (roztwór Fehlinga $\text{I}$) z zasadowym roztworem winianu potasowo‑sodowego (${\text{KNaC}}_4{\text{H}}_4{\text{O}}_6$) (roztwór Fehlinga $\text{II}$). Ogrzewanie tego roztworu z cukrami prostymi i dwucukrami o właściwościach redukujących prowadzi do wytrącenia ceglastoczerwonego osadu tlenku miedzi($\text{I}$) (osad początkowo ma barwę żółtą, będąc w stanie dużego rozdrobnienia).

Podobnie jak w próbie Fehlinga, próba Benedicta ukazuje właściwości redukujące niektórych cukrów (z wolnymi grupami karbonylowymi) poprzez wytrącenie ceglastoczerwonego tlenku miedzi($\text{I}$). W tym celu stosowany jest odczynnik Benedicta, który składa się z soli miedzi (siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$)), alkalizującego węglanu sodu oraz cytrynianu sodu w celu zapobiegania wytrącania się wodorotlenku miedzi($\text{II}$). Próba ta jest znacznie bardziej precyzyjna w porównaniu do próby Fehlinga, ponieważ już stężenie cukru o wartości $\mathrm{0,1}\%$ powoduje zmianę barwy (z niebieskiej na zieloną – zmieszanie barwy niebieskiej z ceglastoczerwoną). Ponadto jest ona bardziej selektywna względem cukrów, ponieważ chloroform, kreatynina i kwas moczowy nie ulegają redukcji przez ten odczynnik.

Indeks dolny Źródło: Wydział Chemii Uniwersytetu Gdańskiego, chemia.ug.edu.pl, dostęp: 03.06.2020. Indeks dolny koniec_{Źródło: Wydział Chemii Uniwersytetu Gdańskiego, chemia.ug.edu.pl, dostęp: 03.06.2020.}

Próba ta jest modyfikacją próby Benedicta. Do redukcji jonów miedzi wykorzystywany jest octan miedzi($\text{II}$) (etanian miedzi($\text{II}$)). Reakcja przebiega znacznie wolniej niż wspomniana powyżej próba Benedicta.

Doświadczenie: przeprowadź próbę Trommera

Wykonaj próbę Trommera dla roztworu glukozy i dla soku z winogron.

1. W tym celu do około $4 {\text{cm}}^3$ analizowanego roztworu dodaj roztwór zawierający wodorotlenek miedzi($\text{II}$), przygotowany in situ, czyli roztworu otrzymanego w wyniku zmieszania $6$ kropli $2\%$ roztworu ${\text{CuSO}}_4$ z $4 {\text{cm}}^3$ roztworu $\text{NaOH}$ o stężeniu $2 \frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$.

2. Następnie tak przygotowaną próbkę ogrzej, doprowadzając do wrzenia.

3. Wytrącenie ceglastoczerwonego osadu tlenku miedzi($\text{I}$) będzie świadczyć o obecności redukujących właściwościach cukru.