JERNSULFAT (FESO4): STRUKTUR, EGENSKABER, SYNTESE - KEMI - 2025

Den jernsulfat er et uorganisk salt med den kemiske formel FeSO ₄. Det består af et krystallinsk fast stof med en variabel farve, opnået industrielt som et biprodukt fra stålforarbejdning.

Det findes i naturen i forskellige former, de mest almindelige er den ferrosulfatheptahydrat, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("grøn vitriol", til stede i mineralet melenterite). Dette hydrat kan let skelnes ved den blågrønne farve på dets krystaller (lavere billede). Andre hydrater har den almene formel FeSO ₄ · xH ₂ O, hvor x varierer fra 1 til 7.

Jernsulfatkrystaller heptahydrat. Kilde: Leiem

Jernholdigt sulfatheptahydrat mister vandmolekyler ved opvarmning og kan omdannes til andre former for jernsulfat; Når den opvarmes til 57 ºC, mister den således tre molekyler vand og omdannes til jernsulfat-tetrahydrat. Hvor mange i alt kan du tabe? Syv molekyler vand, det vil sige for meget vand.

Jernsulfat bruges til behandling og forebyggelse af jernmangelanæmi. Dog kan det have toksiske virkninger, så du skal være forsigtig i dens dosering.

På den anden side har dette jernsalt adskillige anvendelser og anvendelser, der inkluderer farvning af tekstilmateriale og læder; kemisk reduktionsmiddel; stråledosimeter; træbeskyttelsesmiddel. Det bruges også til forebyggelse af chlorose i planter og til graverings- og litografiprocesser.

FeSO ₄ kan oxideres i luft til jern (III) sulfat, Fe ₂ (SO ₄) ₃ ved en hastighed, kan øges ved temperatur, lys, eller en stigning i pH.

Mange af de fysiske og kemiske egenskaber af jernsulfat, såsom opløselighed i vand, smeltepunkt, typen af ​​krystaller, det danner, og densitet afhænger af antallet af vandmolekyler inkorporeret i krystallerne; det vil sige om dets hydrater.

Struktur af jernsulfat

Struktur af FeSO4 · 7H2O. Kilde: Smokefoot

Den kemiske formel FeSO ₄ fremhæver, at dette salt er sammensat af Fe ²⁺ og SO ₄ ^2- ioner i forholdet 1: 1. Begge ioner interagerer gennem elektrostatiske kræfter på en sådan måde, at de er arrangeret i et orthorhombisk krystalsystem; hvilket logisk svarer til det vandfrie salt.

I den øverste billede, på den anden side er strukturen af FeSO ₄ · 7H ₂ O er vist. Den orange sfære repræsenterer Fe ²⁺ kation, der, som det kan ses, at koordinater med seks vandmolekyler danner et oktaeder. Fe ^{2+ ladning} tiltrækker SO ₄ ^2- anion, og dette igen, hvis de observeres, danner en hydrogenbinding med den syvende vandmolekyle.

Det syvende vandmolekyle (det, der er fjernt fra oktaedronen), danner også en anden brintbro med et andet vandmolekyle, der hører til et nabokatahedron. Resultatet af disse interaktioner er, at krystallen skifter fra at være orthorhombisk til monoklin.

Som vandfri FeSO ₄ krystaller hydrat, SO ₄ ^2- anioner nærheden Fe ²⁺ erstattes af H ₂ O -molekyler. Disse substitutioner forstyrrer d elektroner af jern, tvinger dem til at passere gennem forskellige niveauer af energi; som er ansvarlige for farveændringerne fra hvid til blålig grøn.

Syreindhold

Nogle SO ₄ ^2- anioner kan protoneres fra det sure medium. Som følge heraf inde i FeSO ₄ · 7H ₂ O krystaller der kan være H ₂ SO ₄ molekyler hvis pH-værdien er meget surt; og berøring af disse smukke krystaller under sådanne forhold kan forårsage alvorlige forbrændinger.

Fysiske og kemiske egenskaber

navne

Jernsulfat eller jernsulfat

Molekylformel

-Vandfrit jernsulfat (FeSO ₄)

Jernholdige sulfatheptahydrat (FeSO ₄.7H ₂ O)

Molekylær vægt

Det varierer med sulfatets hydratiseringsgrad. For eksempel har jernsulfatheptahydrat en molekylvægt på 278,02 g / mol; mens den vandfri har en molekylvægt på 151,91 g / mol.

Fysisk fremtoning

Det varierer også med hydratiseringsgraden. For eksempel har den vandfri form hvide orthorhombiske krystaller; hvorimod krystallerne er i den heptahydriske form monokliniske blågrønlige.

Lugt

Toilet

Massefylde

Vandfrit ferrosulfat er den tætteste saltform (3,65 g / cm ³). Heptahydratformen, på den anden side, er den mindst tætte (1.895 g / cm ³).

Smeltepunkt

Ligeledes varierer dette afhængigt af hydratiseringsgraden. Den vandfri form har et smeltepunkt på 680 ° C (1.856 ° F, 973 K) og heptahydratformen, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Vandopløselighed

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

-Heptahydrat danner 51,35 g / 100 ml vand (54 ºC).

Opløselighed i alkohol

Uopløselig.

Damptryk

1,95 kPa (heptahydratform)

Brydningsindeks

1.591 (monohydrat) og 1.471 (heptahydrat).

Stabilitet

I luft kan det oxidere hurtigt og blive dækket af en gulbrun farve, hvilket indikerer tilstedeværelsen af ​​Fe ³⁺ -kationen. Oxidationshastigheden øges ved tilsætning af alkali eller ved eksponering for lys.

nedbrydning

Når den opvarmes til nedbrydning, afgiver den giftige dampe af svovldioxid og svovltrioxid, hvilket efterlader et rødligt jernoxid som rest.

Reaktioner

Det er et reduktionsmiddel, der virker på salpetersyre, hvilket reducerer det til nitrogenmonoxid. Ligeledes reducerer det klor til chlorid og de toksiske former for chrom, der er til stede i cement til krom (III), af mindre toksicitet.

syntese

Fra ståluld

Jernsulfat fremstilles ved omsætning af stål (Fe) med svovlsyre. I den beskrevne metode følges følgende procedure: stålet bruges i form af ståluld, som tidligere affedtes med acetone.

Ståluld anbringes derefter i et glas bægerglas og overtrækkes fuldstændigt med 30-40% svovlsyre, hvilket tillader sur fordøjelse i flere timer; indtil ståluld forsvinder. Mere ståluld kan tilføjes, og proceduren gentages flere gange.

Grønne krystaller, der kan være dannet, genopløses ved anvendelse af vand forsuret til pH 1-2 med svovlsyre. Denne opløsning filtreres på filterpapir, og pH justeres ved tilsætning af natriumcarbonat. Opløsningen opbevares for at undgå kontakt med ilt og således afskrække oxidationen af ​​Fe ²⁺ til Fe ³⁺

Derefter underkastes filtratet fordampning ved en temperatur mellem 80-90 ºC. Proceduren udføres i Pietri-kapsler placeret på en varmeplade. Derefter opsamles de dannede grønne krystaller, som kan føres til en tørremiddel for at afslutte deres dehydrering.

Fra pyrit

Jernsulfat produceres også ved oxidation af pyrit (FeS ₂).

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

Risici

Indånding af FeSO ₄ forårsager irritation i næse, hals og lunger. Hvis du har fysisk kontakt med dette salt, kan det forårsage hud- og øjenirritation; Derudover kan langvarig kontakt med sidstnævnte forårsage en brunlig plet og øjenskader.

Gentagen indtagelse kan forårsage kvalme, opkast, mavesmerter, forstoppelse og uregelmæssig tarmbevægelse.

Tegn på ferrosulfatforgiftning inkluderer: sort eller blodig afføring; blålig hud og negle; ændringer i udskilt volumen af ​​urin; besvimelse; tør mund eller øjne; brystsmerter; spise; åndedrætsbesvær

Derudover kan der forekomme hurtig og uregelmæssig hjerteslag, øget tørst og sult, usædvanlig bleghed og åndenød.

Ændret koagulering er en indikation af jernholdig sulfatforgiftning, idet der observeres forlængelse af trombin-, protrombin- og delvis thromboplastintider.

Undersøgelser udført på effekten af ​​jernholdigt sulfat på isolerede muskler i hjertet af kaniner lader observere, at det frembragte en reduktion i den maksimale spænding udviklet af de studerede hjertemuskler samt den maksimale hastighed i spændingsudviklingen.

Applikationer

I landbruget

-Det bruges som et pesticid til at kontrollere hvedeknip og nedbrydning af frugttræer.

-Det bruges til behandling af klorose, en sygdom, der er kendetegnet ved bladens gullige farve, forårsaget af jordens alkalitet.

-Ferchsulfat kontrollerer alkalinitet og sænker jordens pH-værdi.

- Eliminerer mos og konditionerer græsplænen.

Som reagens og i industrien

Blandt anvendelserne af FeSO ₄ som reagens og i industrien er der følgende:

-Analytisk reagens

-Råmateriale til opnåelse af ferrit og magnetisk jernoxid

-Ingredient til uddybning af det uorganiske blå pigment

-Reagent reducerende salpetersyre, klor og chrom

-I fremstilling af andre sulfater

-Det bruges i galvaniseringsbade med jern

-Ved konserveringsmiddel

-I aluminiumsfræsninger

-Kvalitativ analyse af nitrater (brun gul test ved oxidation af Fe ²⁺)

-Kolymeriseringskatalysator

-Det bruges som forløber for syntesen af ​​andre strygejern

-Det bruges industrielt som pletfixer

-I fremstilling af jernfarvestof

-Smart i uldfarvning

-For at give ahorntræ en sølvfarve

-Jonkatalysator i Fenton-reaktionen

I medicin og til fødevareforstærkning

Det bruges til behandling af jernmangelanæmi ved hjælp af en dosis på 150-300 mg jernsulfat tre gange om dagen, hvilket giver en mærkbar stigning i koncentrationen af ​​hæmoglobin i en uges behandling.

Dens brug er også anbefalet til gravide som et supplement til deres kost. Jernsulfat er blevet brugt som en astringent til sårheling hos kvæg.

Andre

Det bruges til behandling af spildevand ved flokkulering og også til fjernelse af fosfat fra disse farvande. Jernsulfatheptahydrat anvendes til identifikation af svampetyper.

Referencer

1. CR Scientific. (Sf). Laboratoriepræparation af jernsulfat. Gendannes fra: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). På krystalkemi af salthydrater. III. Bestemmelsen af krystalstrukturen af FeSO ₄.7H ₂ O (melanterite). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. Pubchem. (2019). Jernholdig sulfatheptahydrat. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19. december 2014). Hvad er jernholdigt sulfat (Feosol)? Hver sundhed. Gendannes fra: everydayhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Jernsulfat. Gendannet fra: en.wikipedia.org