ŽELEZOV SULFAT (FESO4): STRUKTURA, LASTNOSTI, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Železov sulfat je anorganska sol, ki ima s kemijsko formulo FeSO ₄ . Sestavljen je iz kristalne trdne snovi spremenljive barve, ki je industrijsko pridobljena kot stranski produkt obdelave jekla.

V naravi ga najdemo v različnih oblikah, najpogostejši je heptahidrat železovega sulfata, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("zeleni vitriol", prisoten v mineralnem melenteritu). Ta hidrat zlahka ločimo po modrikasto-zeleni barvi njegovih kristalov (spodnja slika). Druge hidratov imajo splošno formulo FeSO ₄ · xH ₂ O, pri čemer je x od 1 do 7.

Kristali železovega sulfata heptahidrat. Vir: Leiem

Heptahidrat železovega sulfata izgublja molekule vode pri segrevanju in se lahko pretvori v druge oblike železovega sulfata; tako pri segrevanju na 57 ° C izgubi tri molekule vode in se pretvori v železov sulfat tetrahidrat. Koliko skupaj lahko izgubite? Sedem molekul vode, torej preveč vode.

Železov sulfat se uporablja pri zdravljenju in preprečevanju anemije pomanjkanja železa. Vendar ima lahko toksične učinke, zato morate biti previdni pri njegovem odmerjanju.

Po drugi strani ima ta železova sol številne načine uporabe in uporabe, ki vključujejo barvanje tekstilnega materiala in usnja; kemično redukcijsko sredstvo; dozimeter sevanja; sredstvo za zaščito lesa Uporablja se tudi pri preprečevanju kloroze pri rastlinah ter pri graviranju in litografiji.

FeSO ₄ lahko oksidiramo v zraku do železovega (III) sulfata, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ s hitrostjo, ki jo lahko povečamo s temperaturo, svetlobo ali zvišanjem pH.

Številne fizikalne in kemijske lastnosti železovega sulfata, kot so topnost v vodi, tališče, vrsta kristalov, ki jih tvori, in gostota, so odvisni od števila molekul vode, vgrajenih v kristale; torej njegovih hidratov.

Struktura železovega sulfata

Struktura FeSO4 · 7H2O. Vir: Smokefoot

Kemična formula FeSO ₄ poudarja, da je ta sol sestavljena iz ionov Fe ²⁺ in SO ₄ ^2- v razmerju 1: 1. Oba iona delujeta preko elektrostatičnih sil tako, da sta razporejena v orthorhombic kristalnem sistemu; kar logično ustreza brezvodni soli.

Na zgornji sliki je na drugi strani prikazana struktura FeSO ₄ · 7H ₂ O. Oranžna krogla predstavlja kation Fe ²⁺ , ki, kot je razvidno, usklajuje s šestimi molekulami vode, da tvori oktaedar. FE ^{2+ naboj} privlači SO ₄ ^2- anion , to pa, če opazili tvori vodikove vezi s sedmim molekulo vode.

Sedma molekula vode (tista, ki je oddaljena od oktaedra), tvori še eno vodikovo vez z drugo molekulo vode, ki pripada sosednjem oktaedru. Rezultat teh interakcij je, da se kristal spreminja iz ortorhombičnega v monoklinski.

Kot kristalov brezvodnega FeSO ₄ hidrat, tako ₄ ^2- anioni okrog Fe ²⁺ nadomestijo s H ₂ O molekule . Te substitucije motijo d elektrone železa, kar jih je prisililo skozi različne stopnje energije; ki so odgovorne za spremembe barve iz bele v modrikasto zeleno.

Kislost

Nekateri SO ₄ ^2- anioni se lahko protonirajo iz kislega medija. Posledično znotraj FeSO ₄ · 7H ₂ O kristalov je lahko H ₂ SO ₄ molekule če je pH zelo kisla; in zato lahko dotik teh čudovitih kristalov v takšnih pogojih povzroči resne opekline.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Imena

Železov sulfat ali železov (II) sulfat

Molekularna formula

-Brezvodni železov sulfat (FeSO ₄ )

-Ferrous sulfat heptahidrat (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Molekularna teža

Razlikuje se glede na stopnjo hidratacije sulfata. Na primer, heptahidrat železovega sulfata ima molekulsko maso 278,02 g / mol; medtem ko ima brezvodna molekulska masa 151,91 g / mol.

Fizični videz

Prav tako se razlikuje glede na stopnjo hidratacije. Na primer, brezvodna oblika ima bele orthorhombic kristale; medtem ko so kristali v heptahidridni obliki monoklinično modro-zelenkaste barve.

Neprijeten vonj

WC

Gostota

Brezvodni železov sulfat je najgostejša oblika soli (3,65 g / cm ³ ). Po drugi strani je oblika heptahidrata najmanj gosta (1,895 g / cm ³ ).

Tališče

Prav tako se to razlikuje glede na stopnjo hidratacije. Brezvodna oblika ima tališče 680 ° C (1,856 ° F, 973 K), heptahidratna oblika pa 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Topnost v vodi

-Mnonohidratna oblika: 44,69 g / 100 ml vode (77 ºC)

-Heptahidrat tvori 51,35 g / 100 ml vode (54 ° C).

Topnost v alkoholu

Nerešljiv.

Parni tlak

1,95 kPa (heptahidratna oblika)

Lomni količnik

1,591 (monohidrat) in 1,471 (heptahidrat).

Stabilnost

Na zraku lahko hitro oksidira in se pokrije z rumeno-rjavo barvo, kar kaže na prisotnost kationa Fe ³⁺ . Hitrost oksidacije se poveča z dodatkom alkalije ali izpostavljenosti svetlobi.

Razgradnja

Ko se segreje, da se razgradi, oddaja strupene hlape žveplovega dioksida in žveplovega trioksida, pri čemer pušča rdečkast železov oksid kot ostanek.

Reakcije

Je reducent, ki deluje na dušikovi kislini in jo zmanjša na dušikov monoksid. Prav tako reducira klor v klorid in strupene oblike kroma, prisotne v cementu, do kroma (III), manj strupene.

Sinteza

Iz jeklene volne

Železov sulfat nastane z reakcijo jekla (Fe) z žveplovo kislino. V opisani metodi se uporablja naslednji postopek: jeklo se uporablja v obliki jeklene volne, ki jo predhodno razmastimo z acetonom.

Nato jekleno volno damo v stekleno čašo in popolnoma prekrijemo s 30-40% žveplove kisline, kar omogoča prebavo kisline za več ur; dokler jeklena volna ne izgine. Lahko dodamo več jeklene volne in postopek večkrat ponovimo.

Zeleni kristali, ki se lahko tvorijo, ponovno raztopimo z vodo, ki je kisla do pH 1-2, z žveplovo kislino. To raztopino filtriramo na filtrirnem papirju in pH prilagodimo z dodatkom natrijevega karbonata. Raztopino shranjujemo, da preprečimo njen stik s kisikom in tako preprečimo oksidacijo Fe ²⁺ v Fe ³⁺

Nato filtrat izhlapimo pri temperaturi med 80-90 ° C. Postopek poteka v kapsulah Pietri, nameščenih na grelni plošči. Nato se zberejo zeleni kristali, ki jih lahko odpeljemo v eksikator, da dokončamo njihovo dehidracijo.

Iz pirita

Železov sulfat nastane tudi z oksidacijo pirita (FeS ₂ ).

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

Tveganja

Vdihavanje FeSO ₄ povzroči draženje nosu, grla in pljuč. Če imate fizično stik s to soljo, lahko povzroči draženje kože in oči; poleg tega lahko daljši stik s slednjim povzroči rjavkast madež in poškodbe oči.

Ponavljajoče zaužitje lahko povzroči slabost, bruhanje, bolečine v želodcu, zaprtje in neredno gibanje črevesja.

Znaki zastrupitve z železnim sulfatom vključujejo: črne ali krvave blato; modrikasto kožo in nohte; spremembe v količini izločenega urina; omedlevica; suha usta ali oči; bolečina v prsnem košu; jesti; dihalne stiske

Poleg tega se lahko pojavijo hiter in nepravilen srčni utrip, povečana žeja in lakota, nenavadna bledica in kratko sapo.

Spremenjena koagulacija je znak zastrupitve s železnim sulfatom, pri čemer je treba opaziti podaljšanje trombina, protrombina in delne tromboplastinske čase.

Študije o vplivu železovega sulfata na izolirane mišice srca kuncev so omogočile opažanje, da povzroči zmanjšanje največje napetosti, ki jo razvijejo preučene srčne mišice, pa tudi največjo hitrost razvoja napetosti.

Prijave

V kmetijstvu

-Uporablja se kot pesticid za zatiranje ščepca pšenice in razpadanja sadnih dreves.

- Uporablja se pri zdravljenju kloroze, bolezni, za katero je značilna rumenkasta barva listov, ki jo povzroča alkalnost tal.

-Ženitni sulfat uravnava alkalnost, znižuje pH prsti.

- Odpravlja mah in pogojuje trato.

Kot reagent in v industriji

Med uporabo FeSO ₄ kot reagenta in v industriji so naslednje:

-Analitski reagent

-Surovi material za pridobivanje feritnega in magnetnega železovega oksida

- sestavina za izdelavo anorganskega modrega pigmenta

-Ragent, ki zmanjšuje dušikovo kislino, klor in krom

-Proizdelava drugih sulfatov

-Uporablja se v kopelih za galvaniziranje z železom

-Kervo konzervans

-V aluminijastih jedkanicah

-Kvalitativna analiza nitratov (rjavo rumen test z oksidacijo Fe ²⁺ )

-Kolimerizacijski katalizator

- Uporablja se kot predhodnik sinteze drugih likalnikov

-Uporablja se industrijsko kot sredstvo za fiksiranje madežev

-Pri proizvodnji železnega barvila

-Mordient v obarvanju volne

-Dati javorjevemu lesu srebrno barvo

-Iron katalizator v reakciji Fenton

V medicini in za krepitev hrane

Uporablja se za zdravljenje anemije s pomanjkanjem železa z uporabo odmerka 150-300 mg železovega sulfata trikrat na dan, kar povzroči občutno povečanje koncentracije hemoglobina v tednu zdravljenja.

Njegova uporaba se priporoča tudi pri nosečnicah kot dodatek k njihovi prehrani. Železov sulfat se uporablja kot adstrigentno sredstvo za celjenje ran pri govedu.

Drugi

Uporablja se pri čiščenju odpadnih voda z flokulacijo in tudi pri izločanju fosfata iz teh voda. Heptahidrat železovega sulfata se uporablja za identifikacijo vrst gliv.

Reference

1. CR Znanstveni. (sf). Laboratorijska priprava železovega sulfata. Pridobljeno: crscientist.com
2. Werner H. Baur. (1964). O kristalni kemiji solnih hidratov. III. Določitev kristalne strukture FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Heptahidrat železovega sulfata. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19. december 2014). Kaj je železov sulfat (Feosol)? Vsako zdravje. Pridobljeno od: dailyhealth.com
5. Wikipedija. (2019). Železov (II) sulfat. Pridobljeno: en.wikipedia.org