Struktura, właściwości, synteza siarczanu żelaza (FeSO4)

1107
Philip Kelley
Struktura, właściwości, synteza siarczanu żelaza (FeSO4)

Plik Siarczan żelaza to sól nieorganiczna, której wzór chemiczny to FeSO4. Składa się z krystalicznego ciała stałego o zmiennym kolorze, otrzymywanego przemysłowo jako produkt uboczny obróbki stali..

Występuje w przyrodzie w różnych formach, z których najczęstszą jest heptahydrat siarczanu żelazawego FeSO47HdwaO („zielony witriol”, obecny w mineralnym melentericie). Ten hydrat można łatwo odróżnić po niebieskawo-zielonym kolorze jego kryształów (dolny obraz). Inne hydraty mają ogólny wzór FeSO4XHdwaLub, gdzie x waha się od 1 do 7.

Kryształy siarczanu żelaza, heptahydrat. Źródło: Leiem [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Heptahydrat siarczanu żelazawego traci cząsteczki wody podczas ogrzewania i może zostać przekształcony w inne formy siarczanu żelazawego; w ten sposób po podgrzaniu do 57 ° C traci trzy cząsteczki wody i przekształca się w tetrahydrat siarczanu żelazawego. Ile w sumie możesz stracić? Siedem cząsteczek wody, czyli za dużo wody.

Siarczan żelazawy jest stosowany w leczeniu i zapobieganiu niedokrwistości z niedoboru żelaza. Może jednak mieć działanie toksyczne, dlatego należy uważać przy jego dawkowaniu.

Z drugiej strony ta sól żelaza ma liczne zastosowania i zastosowania, które obejmują barwienie materiałów włókienniczych i skóry; chemiczny środek redukujący; dozymetr promieniowania; środek do konserwacji drewna. Znajduje również zastosowanie w profilaktyce chlorozy u roślin oraz w procesach grawerowania i litografii..

FeSO4 może utleniać się w powietrzu do siarczanu żelaza (III), Fedwa(POŁUDNIOWY ZACHÓD4)3 w tempie, które może wzrosnąć pod wpływem temperatury, światła lub wzrostu pH.

Wiele fizycznych i chemicznych właściwości siarczanu żelazawego, takich jak rozpuszczalność w wodzie, temperatura topnienia, rodzaj tworzonych kryształów i gęstość, zależy od liczby cząsteczek wody zawartych w kryształach; to znaczy jego hydratów.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura siarczanu żelaza
    • 1.1 Kwasowość
  • 2 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 2.1 Nazwy
    • 2.2 Wzór cząsteczkowy
    • 2.3 Masa cząsteczkowa
    • 2.4 Wygląd fizyczny
    • 2.5 Zapach
    • 2.6 Gęstość
    • 2.7 Temperatura topnienia
    • 2.8 Rozpuszczalność w wodzie
    • 2.9 Rozpuszczalność w alkoholu
    • 2.10 Prężność par
    • 2.11 Współczynnik załamania światła
    • 2.12 Stabilność
    • 2.13 Rozkład
    • 2.14 Reakcje
  • 3 Synteza
    • 3.1 Z wełny stalowej
    • 3.2 Z pirytu
  • 4 Ryzyka
  • 5 zastosowań
    • 5.1 W rolnictwie
    • 5.2 Jako odczynnik i w przemyśle
    • 5.3 W medycynie i do wzbogacania żywności
    • 5.4 Inne
  • 6 Odnośniki

Struktura siarczanu żelaza

Struktura FeSO4 · 7H2O. Źródło: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Wzór chemiczny FeSO4 podkreśla, że ​​sól ta składa się z jonów Fedwa+ A więc4dwa- w stosunku 1: 1. Oba jony oddziałują siłami elektrostatycznymi w taki sposób, że są ułożone w rombowy układ kryształów; co logicznie odpowiada bezwodnej soli.

Z drugiej strony na górnym obrazku pokazano strukturę FeSO47HdwaO. Pomarańczowa kula reprezentuje kation Fedwa+, który, jak widać, koordynuje się z sześcioma cząsteczkami wody, tworząc ośmiościan. Ciężar wiarydwa+ przyciąga anion SO4dwa-, a to z kolei, jeśli zostanie zaobserwowane, tworzy wiązanie wodorowe z siódmą cząsteczką wody.

Siódma cząsteczka wody (ta, która jest odległa od ośmiościanu) również tworzy inne wiązanie wodorowe z inną cząsteczką wody należącą do sąsiedniego ośmiościanu. W wyniku tych interakcji kryształ zmienia się z rombowego w jednoskośny..

Jak kryształy FeSO4 bezwodny hydrat, aniony SO4dwa- wokół wiarydwa+ są zastąpione cząsteczkami H.dwaO. Te podstawienia zakłócają elektrony re żelazo, zmuszając je do przejścia przez różne poziomy energii; które są odpowiedzialne za zmiany koloru między białym, niebieskawo-zielonym.

Kwasowość

Niektóre aniony SO4dwa- mogą być protonowane jako produkt kwaśnego środowiska. W konsekwencji w kryształach FeSO47HdwaLub mogą istnieć cząsteczki H.dwapołudniowy zachód4 jeśli pH jest bardzo kwaśne; dlatego dotknięcie tych pięknych kryształów w takich warunkach może spowodować poważne oparzenia..

Fizyczne i chemiczne właściwości

Nazwy

Siarczan żelazawy lub siarczan żelaza (II)

Formuła molekularna

-Bezwodny siarczan żelazawy (FeSO4)

-Heptahydrat siarczanu żelazawego (FeSO4.7HdwaLUB)

Waga molekularna

Zmienia się w zależności od stopnia uwodnienia siarczanu. Na przykład heptahydrat siarczanu żelaza ma masę cząsteczkową 278,02 g / mol; podczas gdy bezwodna ma masę cząsteczkową 151,91 g / mol.

Wygląd fizyczny

Zależy również od stopnia nawodnienia. Na przykład postać bezwodna ma białe kryształy rombowe; podczas gdy w postaci siedmiowodnej kryształy są jednoskośne, niebiesko-zielonkawe.

Zapach

Toaleta

Gęstość

Bezwodny siarczan żelazawy jest najgęstszą formą soli (3,65 g / cm)3). Z drugiej strony forma heptahydratu jest najmniej gęsta (1,895 g / cm)3).

Temperatura topnienia

Podobnie zmienia się to w zależności od stopnia nawodnienia. Forma bezwodna ma temperaturę topnienia 680ºC (1856ºF, 973 K), a postać heptahydratu 60-64ºC (140-147ºF, 333-337 K).

Rozpuszczalność w wodzie

-Postać jednowodna: 44,69 g / 100 ml wody (77 ºC)

-Postać heptawodzianu 51,35 g / 100 ml wody (54 ºC).

Rozpuszczalność w alkoholu

Nierozpuszczalny.

Ciśnienie pary

1,95 kPa (postać siedmiowodna)

Współczynnik załamania światła

1591 (monohydrat) i 1471 (heptahydrat).

Stabilność

W powietrzu może szybko się utleniać i pokrywać się żółto-brązowym kolorem, co wskazuje na obecność kationu Fe.3+. Szybkość utleniania zwiększa się przez dodanie alkaliów lub wystawienie na działanie światła..

Rozkład

Po podgrzaniu do rozkładu wydziela toksyczne opary dwutlenku siarki i trójtlenku siarki, pozostawiając jako pozostałość czerwonawy tlenek żelaza..

Reakcje

Jest to środek redukujący, który działa na kwas azotowy redukując go do tlenku azotu. Podobnie redukuje chlor do chlorków, a toksyczne formy chromu obecne w cemencie do chromu (III), o mniejszej toksyczności.

Synteza

Z wełny stalowej

Siarczan żelazawy jest wytwarzany w reakcji stali (Fe) z kwasem siarkowym. W opisanej metodzie stosuje się następującą procedurę: stal stosowana jest w postaci wełny stalowej, którą wcześniej odtłuszczono acetonem..

Wełna stalowa jest następnie umieszczana w szklanej zlewce i całkowicie pokryta 30-40% kwasem siarkowym, umożliwiając trawienie kwasem przez kilka godzin; aż wełna stalowa zniknie. Można dodać więcej wełny stalowej i procedurę kilkakrotnie powtórzyć.

Zielone kryształy, które mogły się utworzyć, są ponownie rozpuszczane za pomocą wody zakwaszonej do pH 1-2 kwasem siarkowym. Roztwór ten przesączono przez bibułę filtracyjną i pH wyregulowano przez dodanie węglanu sodu. Roztwór jest przechowywany, aby uniknąć jego kontaktu z tlenem, a tym samym zniechęcić do utleniania Fedwa+ do wiary3+

Następnie przesącz poddaje się odparowaniu w temperaturze 80-90 ° C. Zabieg przeprowadza się w kapsułkach Pietri umieszczonych na płycie grzewczej. Następnie zbiera się utworzone zielone kryształy, które można przenieść do eksykatora w celu całkowitego odwodnienia..

Z pirytu

Siarczan żelazawy jest również wytwarzany przez utlenianie pirytu (FeSdwa).

2 FeSdwa   +    7 Odwa     +    2 godzdwaO => 2 FeSO4     +      2 godzdwapołudniowy zachód4

Ryzyka

Wdychanie FeSO4 powoduje podrażnienie nosa, gardła i płuc. Kontakt fizyczny z tą solą może powodować podrażnienie skóry i oczu; Ponadto długotrwały kontakt z tym ostatnim może spowodować brązowawą plamę i uszkodzenie oczu..

Wielokrotne przyjmowanie może powodować nudności, wymioty, ból brzucha, zaparcia i nieregularne wypróżnienia..

Objawy zatrucia siarczanem żelazawym obejmują: czarne lub krwawe stolce; niebieskawa skóra i paznokcie; zmiany objętości wydalanego moczu; półomdlały; suchość w ustach lub oczach; ból w klatce piersiowej; jeść; Niewydolność oddechowa.

Ponadto mogą wystąpić szybkie i nieregularne bicie serca, zwiększone pragnienie i głód, niezwykła bladość i duszność..

Zmiana krzepnięcia wskazuje na zatrucie siarczanem żelazawym, przy czym obserwuje się wydłużenie czasu trwania trombiny, protrombiny i częściowej tromboplastyny..

Przeprowadzone badania nad wpływem siarczanu żelazawego na izolowane mięśnie serca królików pozwoliły zaobserwować, że powoduje on zmniejszenie maksymalnego napięcia wytwarzanego przez badane mięśnie sercowe, a także maksymalne tempo rozwoju napięcia..

Aplikacje

W rolnictwie

-Jest stosowany jako pestycyd do zwalczania szczypania pszenicy i gnicia drzew owocowych.

-Stosowany jest w leczeniu chlorozy, choroby charakteryzującej się żółtawym kolorem liści, spowodowanym zasadowością gleby..

-Siarczan żelazawy kontroluje zasadowość, obniżając pH gleby.

- Usuwa mech i pielęgnuje trawnik.

Jako odczynnik i w przemyśle

W ramach zastosowań FeSO4 jako odczynnik, aw przemyśle są:

-Odczynnik analityczny

-Surowiec do otrzymywania ferrytu i magnetycznego tlenku żelaza

-Składnik do produkcji nieorganicznego niebieskiego pigmentu

-Odczynnik redukujący kwas azotowy, chlor i chrom

-Przy produkcji innych siarczanów

-Stosowany jest w wannach do galwanizacji żelazem

-Środek do konserwacji drewna

-W wytrawionych aluminium

-Jakościowa analiza azotanów (brązowożółty test utleniania Fedwa+)

-Katalizator polimeryzacji

-Jest używany jako prekursor do syntezy innych żelazów

-Jest używany w przemyśle jako środek do usuwania plam

-W produkcji barwnika żelaza

-Zaprawiony w barwieniu wełny

-Aby nadać drewnu klonowego srebrny kolor

-Katalizator żelazowy w reakcji Fentona

W medycynie i do wzbogacania żywności

Stosowany jest w leczeniu niedokrwistości z niedoboru żelaza, stosując dawkę 150-300 mg siarczanu żelazawego trzy razy dziennie, co powoduje odczuwalny wzrost stężenia hemoglobiny w ciągu tygodnia leczenia..

Zalecany jest również do stosowania u kobiet w ciąży jako uzupełnienie ich diety. Siarczan żelazawy jest stosowany jako środek ściągający w gojeniu ran u bydła..

Inni

Służy do oczyszczania ścieków metodą flokulacji, a także do usuwania fosforanów z tych wód. Do identyfikacji rodzajów grzybów stosuje się heptahydrat siarczanu żelazawego.

Bibliografia

  1. CR Scientific. (s.f.). Laboratoryjne przygotowanie siarczanu żelazawego. Odzyskany z: crscientific.com
  2. Werner H. Baur. (1964). O krystalochemii wodzianów soli. III. Wyznaczanie struktury krystalicznej FeSO4.7HdwaLub (melanteryt). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
  3. PubChem. (2019). Heptahydrat siarczanu żelazawego. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Marks Lynn. (19 grudnia 2014). Co to jest siarczan żelaza (Feosol)? Każde zdrowie. Odzyskany z: dailyhealth.com
  5. Wikipedia. (2019). Siarczan żelaza (II). Odzyskane z: en.wikipedia.org

Jeszcze bez komentarzy