JÄRNSULFAT (FESO4): STRUKTUR, EGENSKAPER, SYNTES - KEMI - 2025

Den järnsulfat är ett oorganiskt salt som har den kemiska formeln FeSO ₄ . Det består av ett kristallint fast ämne med variabel färg, erhållet industriellt som en biprodukt från stålbearbetning.

Det finns i naturen i olika former, den vanligaste är den ferrosulfatheptahydrat, FeSO ₄ · 7H ₂ O ( "grön vitriol", närvarande i mineralet melenterite). Detta hydrat kännetecknas lätt av den blågröna färgen på dess kristaller (nedre bild). Andra hydrater har den allmänna formeln FeSO ₄ · xH ₂ O, där x varierar från 1 till 7.

Järnsulfatkristaller heptahydrat. Källa: Leiem

Järnhaltig sulfatheptahydrat förlorar vattenmolekyler vid uppvärmning och kan omvandlas till andra former av järnhaltig sulfat; så när den värms upp till 57 ºC förlorar den tre molekyler vatten och omvandlas till järnhaltig sulfat-tetrahydrat. Hur många kan du förlora totalt? Sju vattenmolekyler, det vill säga för mycket vatten.

Järnhaltig sulfat används vid behandling och förebyggande av järnbristanemi. Men det kan ha toxiska effekter, så du måste vara försiktig i dess dosering.

Å andra sidan har detta järnsalt många användningsområden och applikationer som inkluderar färgning av textilmaterial och läder; kemiskt reduktionsmedel; strålningsdosimeter; träkonserveringsmedel. Det används också för att förebygga kloros i växter och i graverings- och litografiprocesser.

FeSO ₄ kan oxideras i luft till järn (III) sulfat, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ med en hastighet som kan ökas genom temperatur, ljus, eller en ökning av pH-värdet.

Många av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos järnhaltigt sulfat, såsom löslighet i vatten, smältpunkt, typen av kristaller som den bildar, och densitet beror på antalet vattenmolekyler som ingår i kristallerna; det vill säga om dess hydrater.

Struktur av järnsulfat

Struktur för FeSO4 · 7H2O. Källa: Smokefoot

Den kemiska formeln FeSO ₄ belyser att detta salt består av Fe ²⁺ och SO ₄ ^2- joner i ett 1: 1-förhållande. Båda jonerna samverkar genom elektrostatiska krafter på ett sådant sätt att de är anordnade i ett orthorhombiskt kristallsystem; vilket logiskt motsvarar det vattenfria saltet.

I den övre bilden, å andra sidan, strukturen hos FeSO ₄ · 7H ₂ O visas. Den orangefärgade klot representerar Fe ²⁺ katjon , vilken, såsom kan ses, att koordinater med sex vattenmolekyler bildar en oktaeder. Fe ^{2+ -laddningen} lockar SO ₄ ^2- anjonen , och detta i sin tur bildar en vätebindning med den sjunde vattenmolekylen.

Den sjunde vattenmolekylen (den som är avlägsen från oktaeder) bildar också en annan vätebindning med en annan vattenmolekyl som tillhör en angränsande oktaeder. Resultatet av dessa interaktioner är att kristallen förändras från att vara ortorombisk till monoklin.

Som kristallerna av vattenfritt FeSO ₄ hydrat, SO ₄ ^2- anjoner runt Fe ²⁺ är ersatta med H ₂ O molekyler . Dessa substitutioner stör de d elektroner av järn, vilket tvingar dem att passera genom olika nivåer av energier; som är ansvariga för färgändringarna från vit till blågrön.

Aciditet

Vissa SO ₄ ^2- anjoner kan protoneras från det sura mediet. Som en konsekvens, innanför FeSO ₄ · 7H ₂ O kristaller det kan vara H ₂ SO ₄ molekyler om pH är mycket sur; och därför kan beröring av dessa vackra kristaller under sådana förhållanden orsaka allvarliga brännskador.

Fysiska och kemiska egenskaper

namn

Järn sulfat eller järn (II) sulfat

Molekylär formel

-Anfritt järnhaltigt sulfat (FeSO ₄ )

-Ferrous sulfatheptahydrat (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Molekylvikt

Det varierar med hydratiseringsgraden av sulfatet. Till exempel har järnsulfatheptahydrat en molekylvikt av 278,02 g / mol; medan den vattenfria har en molekylvikt av 151,91 g / mol.

Fysiskt utseende

Det varierar också med hydratiseringsgraden. Till exempel har den vattenfria formen vita ortorombiska kristaller; Medan i kristallformen är kristallerna monokliniska blågrönaktiga.

Odör

Toalett

Densitet

Vattenfritt ferrosulfat är den täta saltformen (3,65 g / cm ^{^} ). Heptahydratform, å andra sidan, är den minst täta (1,895 g / cm ³ ).

Smältpunkt

På samma sätt varierar detta beroende på hydratiseringsgraden. Den vattenfria formen har en smältpunkt av 680 ° C (1 856 ° F, 973 K) och heptahydratformen, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Vattenlöslighet

-Monohydratform: 44,69 g / 100 ml vatten (77 ºC)

-Heptahydrat bildar 51,35 g / 100 ml vatten (54 ºC).

Löslighet i alkohol

Olöslig.

Ångtryck

1,95 kPa (heptahydratform)

Brytningsindex

1,591 (monohydrat) och 1 471 (heptahydrat).

Stabilitet

I luften kan den oxidera snabbt och täckas med en gulbrun färg, vilket indikerar närvaron av Fe 3 ⁺ -katjonen . Oxidationshastigheten ökas genom tillsats av alkali eller genom exponering för ljus.

Sönderfall

När den upphettas till sönderdelning avger den giftiga ångor av svaveldioxid och svaveltioxid och lämnar en rödaktig järnoxid som en rest.

reaktioner

Det är ett reduktionsmedel som verkar på salpetersyra och reducerar det till kvävemonoxid. På samma sätt minskar det klor till klorid och de giftiga formerna av krom som finns i cement till krom (III) av mindre toxicitet.

Syntes

Från stålull

Järn sulfat produceras genom att reagera stål (Fe) med svavelsyra. I den beskrivna metoden följs följande procedur: stålet används i form av stålull, som tidigare avfettats med aceton.

Stålullen placeras sedan i ett glasbägare och överdrags fullständigt med 30-40% svavelsyra, vilket tillåter sur uppslutning under flera timmar; tills stålullet försvinner. Mer stålull kan tillsättas och proceduren upprepas flera gånger.

Gröna kristaller som kan ha bildats återupplöses med vatten surgjort till pH 1-2 med svavelsyra. Denna lösning filtreras på filterpapper och pH justeras genom tillsats av natriumkarbonat. Lösningen lagras för att undvika kontakt med syre och därmed avskräcka oxidationen av Fe ²⁺ till Fe ³⁺

Därefter underkastas filtratet avdunstning vid en temperatur mellan 80-90 ° C. Proceduren utförs i Pietri-kapslar placerade på en värmeplatta. Sedan uppsamlas de bildade gröna kristallerna, som kan tas till en torkmedel för att slutföra deras uttorkning.

Från pyrit

Järnhaltigt sulfat produceras också genom oxidation av pyrit (FeS ₂ ).

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

risker

Inandning av FeSO ₄ orsakar irritation i näsan, halsen och lungorna. Om du har fysisk kontakt med detta salt kan det orsaka hud- och ögonirritation. dessutom kan långvarig kontakt med den senare orsaka en brunfärgad fläck och ögonskador.

Upprepat intag kan orsaka illamående, kräkningar, magsmärta, förstoppning och oregelbundna tarmrörelser.

Tecken på ferrosulfatförgiftning inkluderar: svart eller blodig avföring; blåaktig hud och naglar; förändringar i urinvolymen som utsöndras; svimning; torr mun eller ögon; bröstsmärta; äta; andnöd

Dessutom kan snabb och oregelbunden hjärtslag, ökad törst och hunger, ovanlig blekhet och andnöd.

Förändrad koagulering är en indikation på ferrosulfatförgiftning, med förlängning av trombin-, protrombin- och partiella tromboplastintider.

Studierna som utfördes på effekten av järnhaltig sulfat på isolerade muskler i hjärtat hos kaniner, fick se att det gav en minskning av den maximala spänningen som utvecklats av de studerade hjärtmusklerna, såväl som den maximala hastigheten för spänningsutvecklingen.

tillämpningar

Inom jordbruket

-Det används som bekämpningsmedel för att kontrollera nypa vete och nedbrytning av fruktträd.

-Det används vid behandling av kloros, en sjukdom som kännetecknas av bladens gulaktiga färg, orsakad av jordens alkalitet.

-Frittsulfat kontrollerar alkalinitet och sänker pH-värdet för jord.

- Eliminerar mossa och konditionerar gräsmattan.

Som reagens och inom industrin

Bland användningarna av FeSO ₄ som reagens och inom industrin finns följande:

-Analytiskt reagens

-Råvara för att erhålla ferrit och magnetisk järnoxid

-Ingredient för utarbetandet av det oorganiska blåa pigmentet

-Reagens som reducerar salpetersyra, klor och krom

-I tillverkning av andra sulfater

-Det används i galvaniserande bad med järn

-Vedskonserveringsmedel

-I aluminiumspetsningar

-Kvalitativ analys av nitrater (brungult test genom oxidation av Fe ²⁺ )

-Kolymerisationskatalysator

-Det används som föregångare till syntesen av andra strykjärn

-Det används industriellt som en fläckfixer

-I tillverkning av järnfärgämne

-Mycket bra i ullfärgning

-För att ge lönnträ en silverfärg

-Jonkatalysator i Fenton-reaktionen

Inom medicin och för livsmedelsförstärkning

Det används vid behandling av järnbristanemi, med en dos av 150-300 mg järnsulfat, tre gånger om dagen, vilket ger en märkbar ökning av hemoglobinkoncentrationen under en veckas behandling.

Dess användning har också rekommenderats för gravida kvinnor som ett komplement till deras kost. Järnhaltigt sulfat har använts som ett ansträngande medel vid sårläkning hos nötkreatur.

Övriga

Det används för behandling av avloppsvatten genom flockning och även för eliminering av fosfat från dessa vatten. Järnhaltig sulfatheptahydrat används för att identifiera typer av svampar.

referenser

1. CR Scientific. (Sf). Laboratorieberedning av järnhaltigt sulfat. Återställs från: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). På kristallkemi av salthydrater. III. Bestämningen av kristallstrukturen hos FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Järnhaltig sulfatheptahydrat. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Markerar Lynn. (19 december 2014). Vad är järnhaltig sulfat (Feosol)? Varje hälsa. Återställs från: everydayhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Järn (II) sulfat. Återställd från: en.wikipedia.org