СУЛЬФАТ ЖЕЛЕЗА (FESO4): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2026

Сульфата железа представляет собой неорганическую соль , имеющие по химической формуле FeSO ₄ . Он состоит из твердого кристаллического вещества переменного цвета, полученного промышленным способом как побочный продукт обработки стали.

Он встречается в природе в различных формах, наиболее распространенным из которых является гептагидрат сульфата железа, FeSO ₄ · 7H ₂ O («зеленый купорос», присутствующий в минерале мелентерите). Этот гидрат легко отличить по голубовато-зеленому цвету кристаллов (нижнее изображение). Другие гидраты имеют общую формулу FeSO ₄ · xH ₂ O, где x изменяется от 1 до 7.

Кристаллы сульфата железа гептагидрат. Источник: Leiem

Гептагидрат сульфата железа теряет молекулы воды при нагревании и может превращаться в другие формы сульфата железа; таким образом, при нагревании до 57 ºC он теряет три молекулы воды и превращается в тетрагидрат сульфата железа. Сколько всего вы можете потерять? Семь молекул воды, то есть воды слишком много.

Сульфат железа используется для лечения и профилактики железодефицитной анемии. Однако он может иметь токсические эффекты, поэтому нужно соблюдать осторожность при его дозировке.

С другой стороны, эта соль железа имеет множество применений и применений, включая окрашивание текстильных материалов и кожи; химический восстановитель; дозиметр излучения; средство для защиты древесины. Он также используется для предотвращения хлороза растений, а также в процессах гравировки и литографии.

FeSO ₄ может окисляться на воздухе до сульфата железа (III), Fe ₂ (SO ₄ ) _3, со скоростью, которая может увеличиваться под воздействием температуры, света или повышения pH.

Многие физические и химические свойства сульфата двухвалентного железа, такие как растворимость в воде, температура плавления, тип кристаллов, которые он образует, и плотность, зависят от числа молекул воды, включенных в кристаллы; то есть его гидратов.

Структура сульфата железа

Структура FeSO4 · 7H2O. Источник: Smokefoot

Химическая формула FeSO ₄ подчеркивает, что эта соль состоит из ионов Fe ²⁺ и SO ₄ ^2- в соотношении 1: 1. Оба иона взаимодействуют посредством электростатических сил таким образом, что они образуют орторомбическую кристаллическую систему; что по логике соответствует безводной соли.

С другой стороны, на верхнем изображении показана структура FeSO ₄ · 7H ₂ O. Оранжевая сфера представляет катион Fe ²⁺ , который, как можно видеть, координируется с шестью молекулами воды, образуя октаэдр. ^Заряд Fe ²⁺ притягивает анион SO ₄ ^{2-, который} , в свою очередь, при обнаружении образует водородную связь с седьмой молекулой воды.

Седьмая молекула воды (та, которая удалена от октаэдра) также образует еще одну водородную связь с другой молекулой воды, принадлежащей соседнему октаэдру. Результатом этих взаимодействий является то, что кристалл превращается из ромбического в моноклинный.

В качестве безводного FeSO ₄ кристаллов гидрата, так ₄ ^2- анионы вокруг Fe ²⁺ замещаются H ₂ O молекулы . Эти замены тревожить d - электронов железа, заставляя их проходить через различные уровни энергии; которые отвечают за изменение цвета с белого на голубовато-зеленый.

кислотность

Некоторые анионы SO ₄ ^2- могут протонироваться из кислой среды. Как следствие, внутри кристаллов FeSO ₄ · 7H ₂ O могут находиться молекулы H ₂ SO ₄ , если pH очень кислый; а потому прикосновение к этим красивым кристаллам в таких условиях может вызвать серьезные ожоги.

Физические и химические свойства

имена

Сульфат железа или сульфат железа (II)

Молекулярная формула

-Безводный сульфат железа (FeSO ₄ )

-Гептагидрат сульфата железа (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Молекулярный вес

Это зависит от степени гидратации сульфата. Например, гептагидрат сульфата железа имеет молекулярную массу 278,02 г / моль; а безводный - 151,91 г / моль.

Внешность

Это также зависит от степени гидратации. Например, безводная форма имеет белые ромбические кристаллы; тогда как в гептагидрозной форме кристаллы моноклинные сине-зеленоватые.

запах

Туалет

плотность

Безводный сульфат железа - самая плотная форма соли (3,65 г / см ³ ). С другой стороны, гептагидратная форма является наименее плотной (1,895 г / см ³ ).

Температура плавления

Точно так же это зависит от степени гидратации. Безводная форма имеет точку плавления 680 ° C (1856 ° F, 973 K), а гептагидратная форма - 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Растворимость воды

-Моногидратная форма: 44,69 г / 100 мл воды (77 ºC)

-Гептагидратная форма 51,35 г / 100 мл воды (54 ºC).

Растворимость в спирте

Нерастворим.

Давление газа

1,95 кПа (гептагидратная форма)

Показатель преломления

1591 (моногидрат) и 1471 (гептагидрат).

стабильность

На воздухе он может быстро окисляться и окрашиваться в желто-коричневый цвет, что указывает на присутствие катиона Fe ³⁺ . Скорость окисления увеличивается при добавлении щелочи или воздействии света.

Разложение

При нагревании до разложения он испускает токсичные пары диоксида серы и триоксида серы, оставляя красноватый оксид железа в качестве остатка.

Реакции

Это восстановитель, который действует на азотную кислоту, превращая ее в монооксид азота. Точно так же он восстанавливает хлор до хлорида, а токсичные формы хрома, присутствующие в цементе, до хрома (III), менее токсичного.

Синтез

Из стальной ваты

Сульфат железа получают реакцией стали (Fe) с серной кислотой. В описанном методе соблюдается следующая процедура: сталь используется в виде стальной ваты, предварительно обезжириваемой ацетоном.

Затем стальную вату помещают в стеклянный стакан и полностью покрывают 30-40% серной кислотой, позволяя переваривать кислоту в течение нескольких часов; пока стальная вата не исчезнет. Можно добавить больше стальной ваты и повторить процедуру несколько раз.

Зеленые кристаллы, которые могли образоваться, повторно растворяются в воде, подкисленной до pH 1-2 серной кислотой. Этот раствор фильтруют на фильтровальной бумаге, и pH регулируют, добавляя карбонат натрия. Раствор хранят, чтобы избежать его контакта с кислородом и, таким образом, препятствовать окислению Fe ²⁺ до Fe ^3+.

Затем фильтрат упаривают при температуре 80-90 ºC. Процедура проводится в капсулах Пьетри, помещенных на нагревательную пластину. Затем образовавшиеся зеленые кристаллы собираются, и их можно отправить в эксикатор для завершения их обезвоживания.

Из пирита

Сульфат железа также получают окислением пирита (FeS ₂ ).

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

риски

Вдыхание FeSO ₄ вызывает раздражение носа, горла и легких. Физический контакт с этой солью может вызвать раздражение кожи и глаз; Кроме того, длительный контакт с последними может вызвать коричневатое пятно и повреждение глаз.

Повторное употребление может вызвать тошноту, рвоту, боль в желудке, запор и нерегулярную дефекацию.

Признаки отравления сульфатом железа включают: черный или кровянистый стул; голубоватая кожа и ногти; изменение объема выделяемой мочи; обморок; сухость во рту или глазах; боль в груди; есть; респираторный дистресс

Кроме того, могут наблюдаться учащенное и нерегулярное сердцебиение, повышенная жажда и голод, необычная бледность и одышка.

Нарушение коагуляции является признаком отравления сульфатом железа, при этом наблюдается удлинение тромбинового, протромбинового и частичного тромбопластинового времени.

Исследования, проведенные по влиянию сульфата железа на изолированные мышцы сердца кроликов, позволили заметить, что он вызывает снижение максимального напряжения, развиваемого исследуемыми сердечными мышцами, а также максимальной скорости развития напряжения.

Приложения

В сельском хозяйстве

-Он используется в качестве пестицида для борьбы с щепоткой пшеницы и разложением фруктовых деревьев.

-Он используется при лечении хлороза, заболевания, характеризующегося желтоватым цветом листьев, вызванным щелочностью почвы.

-Сульфат железа контролирует щелочность, понижая pH почвы.

- Удаляет мох и ухаживает за газоном.

Как реагент и в промышленности

Среди применений FeSO ₄ в качестве реагента и в промышленности можно выделить следующие:

-Аналитический реагент

-Сырье для получения феррита и магнитного оксида железа

-Ингредиент для выработки неорганического синего пигмента

-Реагент, восстанавливающий азотную кислоту, хлор и хром

-При производстве других сульфатов

-Используется в гальванических ваннах с утюгом.

-Консервант для древесины

-В алюминиевых травлениях

-Качественный анализ нитратов (коричнево-желтый тест по окислению Fe ²⁺ )

-Катализатор полимеризации

-Он используется в качестве предшественника для синтеза других утюгов.

-Он используется в промышленности как фиксатор пятен

-При изготовлении железного красителя

-Мордиент при окрашивании шерсти

-Для придания дереву клена серебристый цвет

-Железный катализатор в реакции Фентона

В медицине и для обогащения пищевых продуктов

Он используется при лечении железодефицитной анемии с использованием дозы 150-300 мг сульфата железа три раза в день, что вызывает заметное увеличение концентрации гемоглобина за неделю лечения.

Его также рекомендуют беременным женщинам в качестве дополнения к их рациону. Сульфат железа используется как вяжущее средство при заживлении ран у крупного рогатого скота.

другие

Он используется для очистки сточных вод путем флокуляции, а также для удаления фосфатов из этих вод. Гептагидрат сульфата железа используется для идентификации типов грибов.

Ссылки

1. CR Scientific. (SF). Лабораторное приготовление сульфата железа. Получено с: crscientific.com
2. Вернер Х. Баур. (1964). К кристаллохимии солевых гидратов. III. Определение кристаллической структуры FeSO ₄ .7H ₂ O (мелантерита). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Гептагидрат сульфата железа. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Маркс Линн. (19 декабря 2014 г.). Что такое сульфат железа (феосол)? Каждое здоровье. Получено с: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Сульфат железа (II). Получено с: en.wikipedia.org