СУЛЬФАТ ЗАЛІЗА (FESO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, СИНТЕЗ - ХІМІЯ - 2025

Сульфату заліза є неорганічну сіль , мають по хімічній формулі FeSO ₄ . Він складається з кристалічного твердого речовини різного кольору, отриманого промислово як побічний продукт обробки сталі.

Він зустрічається в природі в різних формах, найпоширенішим є гептагідрат сульфату заліза, FeSO ₄ · 7H ₂ O («зелений вітріол», присутній у мінеральному мелентериті). Цей гідрат легко відрізняється синювато-зеленим кольором його кристалів (нижнє зображення). Інші гідрати мають загальну формулу FeSO ₄ · xH ₂ O, де x варіюється від 1 до 7.

Кристали сульфату заліза гептагідрат. Джерело: Лейем

Гептагідрат залізного сульфату втрачає молекули води при нагріванні і може трансформуватися в інші форми сульфату заліза; таким чином, нагріваючись до 57 ºC, він втрачає три молекули води і перетворюється на тетрагідрат сульфату заліза. Скільки всього ви можете втратити? Сім молекул води, тобто занадто багато води.

Сульфат заліза застосовується для лікування та профілактики залізодефіцитної анемії. Однак він може мати токсичну дію, тому вам слід бути обережними в його дозуванні.

З іншого боку, ця сіль заліза має численні сфери використання та застосування, які включають фарбування текстильного матеріалу та шкіри; хімічний відновник; радіаційний дозиметр; засіб для консервування деревини. Його також використовують для профілактики хлорозу в рослинах, а також для гравірування та літографічних процесів.

FeSO ₄ може окислюватися на повітрі до залізо (III) сульфату, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ зі швидкістю, яка може бути підвищена температурою, світлом або підвищенням рН.

Багато фізичних та хімічних властивостей сульфату заліза, такі як розчинність у воді, температура плавлення, тип кристалів, які він утворює, та щільність, залежать від кількості молекул води, що входять у кристали; тобто його гідратів.

Структура залізного купоросу

Структура FeSO4 · 7H2O. Джерело: Smokefoot

Хімічна формула FeSO ₄ підкреслює, що ця сіль складається з іонів Fe ²⁺ та SO ₄ ^2- у співвідношенні 1: 1. Обидва іони взаємодіють через електростатичні сили таким чином, що вони розташовані в орторомбічній кристалічній системі; що, логічно, відповідає безводній солі.

З іншого боку, на верхньому зображенні показана структура FeSO ₄ · 7H ₂ O. Помаранчева сфера являє собою катіон Fe ²⁺ , який, як видно, координує шість молекул води, утворюючи октаедр. ^Заряд Fe ²⁺ притягує аніон SO ₄ ^2- , і це, в свою чергу, утворює водневий зв’язок із сьомою молекулою води.

Сьома молекула води (та, яка віддалена від октаедра), також утворює інший водневий міст з іншою молекулою води, що належить сусідньому октаедру. Результатом цих взаємодій є те, що кристал змінюється від орторомбічного до моноклінічного.

Як кристали безводного гідрат FeSO ₄ , аніони SO ₄ ^2- навколо Fe ²⁺ замінюються молекулами H ₂ O. Ці заміни порушують d електрони заліза, змушуючи їх проходити через різні рівні енергії; які відповідають за зміну кольору від білого до синювато-зеленого.

Кислотність

Деякі аніони SO ₄ ^2- можуть бути протонізовані з кислого середовища. Як наслідок, всередині кристалів FeSO ₄ · 7H ₂ O можуть бути молекули H ₂ SO ₄ , якщо рН дуже кислий; і тому дотик до цих прекрасних кристалів в таких умовах може спричинити серйозні опіки.

Фізичні та хімічні властивості

Імена

Сульфат залізного або залізного (II) сульфату

Молекулярна формула

-Беводний сульфат заліза (FeSO ₄ )

-Ferrous гептагідрату сульфату (FeSO ₄ · 7H ₂ O)

Молекулярна маса

Він змінюється за ступенем гідратації сульфату. Наприклад, гептагідрат сульфату заліза має молекулярну масу 278,02 г / моль; при цьому безводний має молекулярну масу 151,91 г / моль.

Зовнішність

Він також змінюється залежно від ступеня гідратації. Наприклад, безводна форма має білі орторомбічні кристали; тоді як у напівгідровій формі кристали є моноклінічними синьо-зеленуватими.

Запах

Туалет

Щільність

Сульфат залізного заліза - найгустіша форма солі (3,65 г / см ³ ). Форма гептагідрату, з іншого боку, найменш щільна (1,895 г / см ³ ).

Точка плавлення

Так само це змінюється залежно від ступеня гідратації. Безводна форма має температуру плавлення 680 ° C (1856 ° F, 973 K), а гептагідрат - 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Розчинність у воді

-Моногідратна форма: 44,69 г / 100 мл води (77 ºC)

-Гептагідрат 51,35 г / 100 мл води (54 ºC).

Розчинність у спирті

Нерозчинний.

Тиск пари

1,95 кПа (гептагідрат)

Показник заломлення

1,591 (моногідрат) та 1,471 (гептагідрат).

Стабільність

На повітрі він може швидко окислюватися і покриватися жовто-коричневим кольором, що свідчить про наявність катіона Fe ³⁺ . Швидкість окислення збільшується додаванням лугу або потраплянням світла.

Розкладання

Нагріваючись до розкладання, він виділяє токсичні пари діоксиду сірки та триоксиду сірки, залишаючи червонуватий оксид заліза як залишок.

Реакції

Це відновник, який діє на азотну кислоту, зменшуючи її до оксиду азоту. Так само він зменшує хлор до хлориду, а токсичні форми хрому, присутні в цементі, до хрому (III), мають меншу токсичність.

Синтез

З сталевої вати

Сульфат заліза отримують шляхом взаємодії сталі (Fe) з сірчаною кислотою. У описаному способі виконується наступна процедура: сталь застосовується у вигляді сталевої вати, яку попередньо знежирюють ацетоном.

Далі сталеву вату поміщають у скляний стакан і повністю покривають 30-40% сірчаною кислотою, що дозволяє перетравлювати кислоту протягом декількох годин; поки сталева вата не зникне. Можна додати більше сталевої вати, і процедуру повторити кілька разів.

Зелені кристали, які, можливо, утворилися, розчиняються за допомогою води, підкисленої до рН 1-2 сірчаною кислотою. Цей розчин фільтрують на фільтрувальному папері і рН регулюють додаванням карбонату натрію. Розчин зберігають, щоб уникнути його контакту з киснем, і, таким чином, перешкоджати окисленню Fe ²⁺ до Fe ³⁺

Згодом фільтрат піддають випаровуванню при температурі між 80-90 ° С. Процедуру проводять у капсулах Піетрі, розміщених на нагрівальній плиті. Потім збираються утворені зелені кристали, які можна віднести в ексикатор для повного їх зневоднення.

З піриту

Сульфат заліза також утворюється шляхом окислення піриту (FeS ₂ ).

2 FeS ₂ + 7 O ₂ + 2 H ₂ O => 2 FeSO ₄ + 2 H ₂ SO ₄

Ризики

Вдихання FeSO ₄ викликає подразнення носа, горла та легенів. Якщо ви маєте фізичний контакт з цією сіллю, це може викликати роздратування шкіри та очей; крім того, тривалий контакт з останнім може спричинити коричневе пляма та пошкодження очей.

Повторне прийом їжі може викликати нудоту, блювоту, біль у шлунку, запори та нерегулярні дефекації.

Ознаками отруєння залізосульфатом є: чорний або кривавий стілець; синювата шкіра і нігті; зміни обсягу виділеної сечі; непритомність; сухість у роті або очах; біль у грудях; їсти; дихальний дистрес

Крім того, можуть спостерігатися прискорене і нерегулярне серцебиття, посилена спрага і голод, незвичайна блідість і задишка.

Змінена коагуляція є вказівкою на отруєння сульфатом заліза, з дотриманням тривалості тромбіну, протромбіну та часткового тромбопластину.

Дослідження, проведені щодо впливу сульфату заліза на ізольовані м’язи серця кроликів, дозволили спостерігати, що він спричиняв зменшення максимальної напруги, виробленої вивченими серцевими м’язами, а також максимальної швидкості розвитку напруги.

Програми

У сільському господарстві

-Використовується як пестицид для контролю щіпки пшениці та розкладання плодових дерев.

-Використовується при лікуванні хлорозу, захворювання, яке характеризується жовтуватим забарвленням листя, викликане лужністю ґрунтів.

-Черний сульфат контролює лужність, знижуючи рН ґрунтів.

- Усуває мох і обробляє газон.

Як реагент і в промисловості

Серед застосувань FeSO ₄ як реагенту та в промисловості є такі:

-Аналітичний реагент

-Сирий матеріал для отримання фериту та магнітного оксиду заліза

-Інгредієнт для одержання неорганічного синього пігменту

-Регент, що знижує азотну кислоту, хлор і хром

-При виробництві інших сульфатів

-Використовується в ванночках з гальванічним покриттям

-Консервант водяний

-У алюмінієвих офортах

-Якісний аналіз нітратів (коричнево-жовтий тест на окислення Fe ²⁺ )

-Каталізатор полімеризації

-Використовується як попередник синтезу інших прасок

-Використовується промислово як закріплювач плям

-При виготовленні барвника заліза

-Мордієнт у фарбуванні вовни

-Додати кленовій деревині сріблястий колір

-Іронний каталізатор в реакції Фентона

У медицині та для харчового укріплення

Застосовується при лікуванні залізодефіцитної анемії, застосовуючи дозу 150-300 мг сульфату заліза тричі на день, що спричиняє помітне підвищення концентрації гемоглобіну за тиждень лікування.

Його вживання рекомендується також вагітним жінкам як доповнення до їх раціону. Залізний сульфат використовується як в’яжучий засіб при загоєнні ран великої рогатої худоби.

Інші

Застосовується при очищенні стічних вод флокуляцією, а також для виведення фосфату з цих вод. Гептагідрат залізного купоросу використовується для ідентифікації типів грибів.

Список літератури

1. CR Науковий. (sf). Лабораторна підготовка сульфату заліза. Відновлено: crscientist.com
2. Вернер Х. Баур. (1964). Про кристалічну хімію солей гідратів. ІІІ. Визначення кристалічної структури FeSO ₄ · 7H ₂ O (мелантеріт). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Гептагідрат залізного купоросу. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Маркс Лінн. (19 грудня 2014 р.). Що таке сульфат заліза (феосол)? Кожне здоров'я. Відновлено від: dailyhealth.com
5. Вікіпедія. (2019). Залізний (II) сульфат. Відновлено з: en.wikipedia.org