ЖЕЛЕЗЕН СУЛФАТ (FESO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2024

В железен сулфат е неорганична сол като на химична формула FeSO ₄. Състои се от кристално твърдо вещество с променлив цвят, получено индустриално като страничен продукт при обработката на стоманата.

Той се среща в природата в различни форми, като най-често срещаният е хептахидратът на железен сулфат, FeSO ₄ · 7H ₂ O („зелен витриол“, присъстващ в минерала мелентерит). Този хидрат лесно се отличава по синкаво-зеления цвят на кристалите му (долното изображение). Други хидрати имат обща формула FeSO ₄ · XH ₂ О, където х варира 1-7.

Железен сулфат кристали хептахидрат. Източник: Leiem

Хептахидратът на железен сулфат губи водни молекули при нагряване и може да се трансформира в други форми на железен сулфат; по този начин, при нагряване до 57 ° С, той губи три молекули вода и се трансформира в железен сулфат тетрахидрат. Колко общо можете да загубите? Седем молекули вода, тоест прекалено много вода.

Железният сулфат се използва при лечение и профилактика на анемия с дефицит на желязо. Въпреки това, той може да има токсични ефекти, така че трябва да внимавате в дозировката му.

От друга страна, тази желязна сол има многобройни приложения и приложения, които включват оцветяването на текстилен материал и кожа; химически редуциращ агент; радиационен дозиметър; средство за защита на дървесината. Използва се и за предотвратяване на хлороза в растенията, и за гравиране и литографски процеси.

FeSO ₄ може да се окисли във въздух до железен (III) сулфат, Fe ₂ (SO ₄) ₃ със скорост, която може да бъде увеличена с температура, светлина или повишаване на pH.

Много от физичните и химичните свойства на железен сулфат, като разтворимост във вода, точка на топене, вида на кристалите, които образува, и плътността, зависят от броя на водните молекули, включени в кристалите; тоест на неговите хидрати.

Структура на железен сулфат

Структура на FeSO4 · 7H2O. Източник: Smokefoot

Химичната формула FeSO ₄ подчертава, че тази сол е съставена от Fe ²⁺ и SO ₄ ^2- йони в съотношение 1: 1. И двата йона взаимодействат чрез електростатични сили по такъв начин, че да са подредени в орторомбична кристална система; което логично съответства на безводната сол.

В горната част на изображението, от друга страна, структурата на FeSO ₄ · 7Н ₂ О е показано. Сферата Оранжевият представлява Fe ²⁺ катион, което, както може да се види, координира с шест молекули вода до образуване на октаедър. В Fe ^{2+ заряд} привлича SO ₄ ^2- анион, и това от своя страна, ако се наблюдава, образува водородна връзка с седмия молекула вода.

Седмата водна молекула (тази, която е отдалечена от октаедъра), също образува друга водородна връзка с друга водна молекула, принадлежаща на съседен октаедър. Резултатът от тези взаимодействия е, че кристалът се променя от орторомбичен към моноклиничен.

Тъй като кристалите на безводен FeSO ₄ хидрат, така ₄ ^2- анионите около Fe ²⁺ се заменят с H ₂ O молекули. Тези замествания нарушават г електроните на желязо, като ги принуждава да премине през различни нива на енергийни източници; които са отговорни за промените в цвета от бяло към синкаво зелено.

киселинност

Някои SO ₄ ^2- аниони могат да бъдат протонирани от киселата среда. Вследствие на това, в FeSO на ₄ · 7H ₂ O кристали там може да бъде Н ₂ SO ₄ молекули ако рН е много кисела; и следователно докосването до тези красиви кристали при такива условия може да причини сериозни изгаряния.

Физични и химични свойства

Имена

Черен сулфат или железен (II) сулфат

Молекулярна формула

-Безводен железен сулфат (FeSO ₄)

-Ferrous сулфат хептахидрат (FeSO ₄.7H ₂ O)

Молекулно тегло

Тя варира в зависимост от степента на хидратация на сулфата. Например, железният сулфат хептахидрат има молекулно тегло 278,02 g / mol; докато безводната има молекулно тегло 151,91 g / mol.

Външен вид

Той също варира в зависимост от степента на хидратация. Например, безводната форма има бели орторомбични кристали; като има предвид, че в хептахидратна форма кристалите са моноклинични синьо-зеленикави.

миризма

Тоалетна

плътност

Безводен железен сулфат е най-плътната сол форма (3,65 g / cm ³). От друга страна, хептахидратната форма е най-малко гъста (1,895 g / cm ³).

Точка на топене

По същия начин това варира в зависимост от степента на хидратация. Безводната форма има точка на топене 680 ° С (1856 ° F, 973 К), а хептахидратната форма - 60-64 ° С (140-147 ° F, 333-337 К).

Разтворимост във вода

-Монохидратна форма: 44,69 g / 100 ml вода (77 ºC)

-Хептахидрат образува 51,35 g / 100 ml вода (54 ° C).

Разтворимост в алкохол

Неразтворимо.

Парно налягане

1,95 kPa (хептахидратна форма)

Рефракционен индекс

1,591 (монохидрат) и 1,471 (хептахидрат).

стабилност

Във въздуха той може да се окисли бързо и се покрива с жълто-кафяв цвят, което показва наличието на катиона Fe ³⁺. Скоростта на окисляване се увеличава чрез добавяне на алкали или чрез излагане на светлина.

разлагане

При нагряване до разлагане той отделя токсични изпарения на серен диоксид и серен триоксид, оставяйки червеникав железен оксид като остатък.

реакции

Това е редуциращ агент, който действа върху азотната киселина, намалявайки го до азотен моноксид. По същия начин той намалява хлора до хлорид и токсичните форми на хром, присъстващи в цимента до хром (III), с по-малка токсичност.

синтез

От стоманена вълна

Железният сулфат се получава при взаимодействие на стомана (Fe) със сярна киселина. В описания метод се следва следната процедура: стоманата се използва под формата на стоманена вата, която предварително се обезмаслява с ацетон.

След това стоманената вата се поставя в стъклена чаша и изцяло се покрива с 30-40% сярна киселина, което позволява храносмилането на киселини да се случи в продължение на няколко часа; докато стоманената вълна изчезне. Може да се добави още стоманена вата и процедурата да се повтори няколко пъти.

Зелените кристали, които могат да се образуват, се разтварят отново, като се използва вода подкиселена до рН 1-2 със сярна киселина. Този разтвор се филтрира върху филтърна хартия и рН се регулира чрез добавяне на натриев карбонат. Разтворът се съхранява, за да се избегне контактът му с кислород и по този начин да се предотврати окисляването на Fe ²⁺ до Fe ³⁺

Впоследствие филтратът се подлага на изпаряване при температура между 80-90 ° С. Процедурата се провежда в капсули Pietri, поставени на нагревателна плоча. След това се събират образуваните зелени кристали, които могат да бъдат отведени в ексикатор, за да завърши дехидратацията им.

От пирит

Железният сулфат също се получава чрез окисляване на пирита (FeS ₂).

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

Рискове

Вдишването на FeSO ₄ причинява дразнене на носа, гърлото и белите дробове. Ако имате физически контакт с тази сол, това може да причини дразнене на кожата и очите; в допълнение, продължителният контакт с последния може да причини кафеникаво петно ​​и увреждане на очите.

Многократното поглъщане може да причини гадене, повръщане, болка в стомаха, запек и нередовни движения на червата.

Признаците за отравяне с железен сулфат включват: черни или кървави изпражнения; синкава кожа и нокти; промени в обема на отделената урина; припадъци; сухота в устата или очите; болка в гърдите; Яжте; дихателен дистрес

Освен това могат да се появят бърз и нередовен сърдечен пулс, повишена жажда и глад, необичайна бледност и задух.

Променената коагулация е индикация за отравяне с железен сулфат, като се наблюдава удължаване на тромбина, протромбина и частичното тромбопластиново време.

Проучванията, проведени върху ефекта на железен сулфат върху изолирани мускули на сърцето на зайци, позволиха да се отбележи, че той води до намаляване на максималното напрежение, развито от изследваните сърдечни мускули, както и на максималната скорост на развитие на напрежението.

Приложения

В селското стопанство

-Използва се като пестицид за контрол на щипката жито и разграждането на овощните дървета.

-Използва се при лечение на хлороза, заболяване, характеризиращо се с жълтеникав цвят на листата, причинено от алкалността на почвите.

-Честият сулфат контролира алкалността, понижава pH на почвите.

- Елиминира мъха и усъвършенства тревата.

Като реагент и в промишлеността

Сред употребите на FeSO ₄ като реагент и в промишлеността има следното:

-Аналитичен реагент

-Сирови материали за получаване на феритен и магнитен железен оксид

-Ингредиент за изработване на неорганичния син пигмент

-Регент, намаляващ азотната киселина, хлора и хрома

-При производството на други сулфати

-Използва се в вани за галванопластика с желязо

-Консерв за дърво

-В алуминиевите офорти

-Качествен анализ на нитрати (кафяво жълт тест чрез окисляване на Fe ²⁺)

-Катализатор на комеризация

-Използва се като предшественик на синтеза на други ютии

-Използва се индустриално като фиксатор на петна

-При производството на желязна боя

-Мордиент при оцветяване на вълна

-Да се ​​даде на кленово дърво сребрист цвят

-Иронен катализатор в реакцията на Фентон

В медицината и за обогатяване на храни

Използва се за лечение на анемия с дефицит на желязо, като се използва доза от 150-300 mg железен сулфат три пъти на ден, което води до чувствително повишаване на концентрацията на хемоглобин за седмица от лечението.

Употребата му се препоръчва и при бременни жени като допълнение към диетата им. Железният сулфат е използван като стягащо средство при зарастване на рани при говеда.

Други

Използва се при пречистване на отпадни води чрез флокулация, а също и за елиминиране на фосфат от тези води. Хептахидратът на железен сулфат се използва при идентифицирането на видовете гъби.

Препратки

1. CR Scientific. (SF). Лабораторна подготовка на железен сулфат. Възстановено от: crscientist.com
2. Вернер Х. Баур. (1964). За кристалната химия на солните хидрати. III. Определянето на кристалната структура на FeSO ₄.7H ₂ O (melanterite). Акта Крист. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Железен сулфат хептахидрат. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Маркс Лин. (19 декември 2014 г.). Какво е железен сулфат (феозол)? Всяко здраве. Възстановени от: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Железен (II) сулфат. Възстановено от: en.wikipedia.org