DZELZS SULFĀTS (FESO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, SINTĒZE - ĶĪMIJA - 2025

Dzelzs sulfāts ir neorganiska sāls savienojums ar to ķīmiskā formula FeSO ₄ . Tas sastāv no mainīgas krāsas kristāliskas cietas vielas, ko rūpnieciski iegūst kā tērauda apstrādes blakusproduktu.

Dabā tas sastopams dažādās formās, no kurām visbiežāk sastopams melnā sulfāta heptahidrāts FeSO ₄ · 7H ₂ O ("zaļais vitriols", kas atrodas minerālvielu melenterītā). Šo hidrātu viegli izceļas ar tā kristālu zilgani zaļo krāsu (apakšējais attēls). Citiem hidrātiem ir vispārējā formula FeSO ₄ · xH ₂ O, kur x mainās no 1 līdz 7.

Dzelzs sulfāta kristāli heptahidrāts. Avots: Leiem

Dzelzs sulfāta heptahidrāts karsējot zaudē ūdens molekulas un to var pārveidot par citiem melnā sulfāta veidiem; tādējādi karsējot līdz 57 ºC, tas zaudē trīs ūdens molekulas un tiek pārveidots par dzelzs sulfāta tetrahidrātu. Cik kopumā jūs varat zaudēt? Septiņas ūdens molekulas, tas ir, pārāk daudz ūdens.

Dzelzs sulfātu izmanto dzelzs deficīta anēmijas ārstēšanā un profilaksē. Tomēr tam var būt toksiska iedarbība, tāpēc jums jābūt uzmanīgam tā devā.

No otras puses, šim dzelzs sālim ir daudz lietojumu un pielietojumu, kas ietver tekstilmateriāla un ādas krāsošanu; ķīmiski reducējoši līdzekļi; radiācijas dozimetrs; koksnes aizsardzības līdzeklis. To izmanto arī hlorozes profilaksē augos, kā arī gravēšanas un litogrāfijas procesos.

FeSO ₄ var būt oksidēts gaisā, lai dzelzs (III) sulfāta, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ ar ātrumu, kas var būt paaugstināta temperatūra, gaismas vai kāpums pH.

Daudzas no dzelzs sulfāta fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, piemēram, šķīdība ūdenī, kušanas temperatūra, to veidoto kristālu tips un blīvums, ir atkarīgas no kristālos iestrādāto ūdens molekulu skaita; tas ir, no tā hidrātiem.

Dzelzs sulfāta struktūra

FeSO4 · 7H2O struktūra. Avots: Smokefoot

Ķīmiskā formula FeSO ₄ uzsver, ka šo sāli veido Fe ²⁺ un SO ₄ ² joni proporcijā 1: 1. Abi joni mijiedarbojas ar elektrostatiskajiem spēkiem tādā veidā, ka tie ir izvietoti ortorombiskajā kristālu sistēmā; kas loģiski atbilst bezūdens sālim.

Savukārt augšējā attēlā ir parādīta FeSO ₄ · 7H ₂ O struktūra . Oranžā sfēra apzīmē Fe ²⁺ katjonu , kas, kā redzams, koordinējas ar sešām ūdens molekulām, veidojot oktaedru. Fe ^{2+ lādiņš} piesaista SO ₄ ^2- anjonu , un tas, ja tiek novērots, veido ūdeņraža saiti ar septīto ūdens molekulu.

Arī septītā ūdens molekula (tā, kas atrodas tālu no oktaedra) veido vēl vienu ūdeņraža saiti ar citu ūdens molekulu, kas pieder blakus esošajam oktaedram. Šīs mijiedarbības rezultāts ir tāds, ka kristāls mainās no ortorhombiska uz monoklinisku.

Tā kā bezūdens FeSO ₄ kristāli hidrāts, tā ₄ ^2- anjoni ap Fe ²⁺ aizstāj ar H ₂ O molekulas . Šīs substitūcijas traucēt d elektronus dzelzs, liekot tiem iziet cauri dažādu līmeņu enerģijas; kuras ir atbildīgas par krāsas maiņu no baltas līdz zilgani zaļai.

Skābums

Daži SO ₄ ^2- anjoni var tikt protonēti no skābās vides. Līdz ar to, ievērojot FeSO ₄ · 7H ₂ O kristāli tur var būt H ₂ SO ₄ molekulas , ja pH ir ļoti skāba; un tāpēc šādos apstākļos pieskaršanās šiem skaistajiem kristāliem var izraisīt nopietnus apdegumus.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Vārdi

Dzelzs sulfāts vai dzelzs (II) sulfāts

Molekulārā formula

- Bezūdens melns sulfāts (FeSO ₄ )

-Ferrous sulfate heptahydrate (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Molekulārais svars

Tas mainās atkarībā no sulfāta hidratācijas pakāpes. Piemēram, dzelzs sulfāta heptahidrāta molekulmasa ir 278,02 g / mol; savukārt bezūdens molekulmasa ir 151,91 g / mol.

Ārējais izskats

Tas mainās arī atkarībā no hidratācijas pakāpes. Piemēram, bezūdens formā ir balti ortorombiski kristāli; tā kā heptahidrāta formā kristāli ir monokliniski zili zaļgani.

Smarža

Tualete

Blīvums

Bezūdens melnais sulfāts ir blīvākā sāls forma (3,65 g / cm ³ ). No otras puses, heptahidrāta forma ir vismazāk blīva (1,895 g / cm ³ ).

Kušanas punkts

Tāpat tas mainās atkarībā no hidratācijas pakāpes. Bezūdens formā kušanas temperatūra ir 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) un heptahidrāta formā - 60–64 ° C (140–147 ° F, 333–337 K).

Šķīdība ūdenī

-Mohidrāta forma: 44,69 g / 100 ml ūdens (77 ºC)

-Heptahidrāts veido 51,35 g / 100 ml ūdens (54 ºC).

Šķīdība spirtā

Nešķīst.

Tvaika spiediens

1,95 kPa (heptahidrāta forma)

Refrakcijas indekss

1591 (monohidrāts) un 1,471 (heptahidrāts).

Stabilitāte

Gaisā tas var ātri oksidēties un pārklājas ar dzeltenbrūnu krāsu, kas norāda uz Fe ³⁺ katjona klātbūtni . Oksidācijas ātrumu palielina, pievienojot sārmu vai pakļaujot gaismai.

Sadalīšanās

Sildot līdz sadalīšanai, tas izdala toksiskus sēra dioksīda un sēra trioksīda izgarojumus, kā atlikumu atstājot sarkanīgu dzelzs oksīdu.

Reakcijas

Tas ir reducējošs līdzeklis, kas iedarbojas uz slāpekļskābi, samazinot to līdz slāpekļa monoksīdam. Tāpat tas samazina hlora daudzumu līdz hlorīdam, un toksiskās hroma formas, kas atrodas cementā, līdz hromam (III), kas ir mazāk toksiskas.

Sintēze

No tērauda vates

Dzelzs sulfātu iegūst, reaģējot tēraudu (Fe) ar sērskābi. Aprakstītajā metodē ievēro šādu procedūru: tēraudu izmanto tērauda vates formā, kas iepriekš attaukota ar acetonu.

Tad tērauda vate tiek ievietota stikla vārglāzē un pilnībā pārklāta ar 30–40% sērskābi, ļaujot skābi sagremot vairākas stundas; līdz tērauda vate pazūd. Var pievienot vairāk tērauda vates un procedūru atkārtot vairākas reizes.

Zaļie kristāli, kas var būt izveidojušies, tiek atkārtoti izšķīdināti, izmantojot ūdeni, kas paskābināts līdz pH 1-2 ar sērskābi. Šo šķīdumu filtrē uz filtrpapīra un pH pielāgo, pievienojot nātrija karbonātu. Šķīdumu uzglabā, lai izvairītos no tā saskares ar skābekli un tādējādi atturētu no Fe ²⁺ oksidācijas uz Fe ³⁺

Pēc tam filtrātu iztvaicē temperatūrā no 80 līdz 90 ºC. Procedūra tiek veikta Pietri kapsulās, kas novietotas uz sildīšanas plāksnes. Pēc tam tiek savākti izveidoti zaļie kristāli, kurus var aizvest eksikatorā, lai pabeigtu to dehidratāciju.

No pirīta

Dzelzs sulfātu iegūst arī, oksidējot pirītu (FeS ₂ ).

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

Riski

Ieelpošana FeSO ₄ izraisa kairinājumu uz deguna, rīkles un plaušu. Ja jums ir fizisks kontakts ar šo sāli, tas var izraisīt ādas un acu kairinājumu; turklāt ilgstošs kontakts ar pēdējo var izraisīt brūnganu traipu un acu bojājumus.

Atkārtota norīšana var izraisīt nelabumu, vemšanu, sāpes kuņģī, aizcietējumus un neregulāras zarnu kustības.

Dzelzs sulfāta saindēšanās pazīmes ir: melni vai asiņaini izkārnījumi; zilgana āda un nagi; izdalītā urīna tilpuma izmaiņas; ģībonis; sausa mute vai acis; sāpes krūtīs; ēst; elpošanas traucējumi

Turklāt var rasties ātra un neregulāra sirdsdarbība, paaugstinātas slāpes un izsalkums, neparasta bālums un elpas trūkums.

Izmainīta koagulācija ir norāde uz saindēšanos ar dzelzs sulfātu, novērojot trombīna, protrombīna un daļēja tromboplastīna laika pagarināšanos.

Pētījumi, kas tika veikti par dzelzs sulfāta ietekmi uz izolētiem trušu sirds muskuļiem, ļāva novērot, ka tas samazina pētāmo sirds muskuļu radīto maksimālo spriedzi, kā arī maksimālo spriedzes attīstības ātrumu.

Lietojumprogrammas

Lauksaimniecībā

-To izmanto kā pesticīdu, lai kontrolētu kviešu šķipsnu un augļu koku sadalīšanos.

-To lieto hlorozes, slimības, kurai raksturīga lapu dzeltenīga krāsa, ārstēšanā, ko izraisa augsnes sārmainība.

-Dzelzs sulfāts kontrolē sārmainību, pazeminot augsnes pH.

- Novērš sūnas un uzlabo zālienu.

Kā reaģents un rūpniecībā

Starp FeSO _{4 izmantošanu} kā reaģentu un rūpniecībā ir šādi:

-Analītiskais reaģents

- Izejmateriāls ferīta un magnētiskā dzelzs oksīda iegūšanai

-Izmantojams neorganiska zila pigmenta izstrādei

-Reaģentu reducējoša slāpekļskābe, hlors un hroms

-Citu sulfātu ražošanā

-To izmanto galvanizācijas vannās ar dzelzi

-Koka konservants

-Alumīnija oforti

-Nitrātu kvalitatīvā analīze (brūnās dzeltenās krāsas tests, oksidējot Fe ²⁺ )

-Kolimerizācijas katalizators

-To izmanto kā priekšnoteikumu citu dzelžu sintēzei

-To rūpnieciski izmanto kā traipu fiksatoru

-Dzelzs krāsvielu ražošanā

-Kompensē vilnas krāsošanu

-Piešķirt kļavas koksnei sudraba krāsu

-Ironu katalizators Fentona reakcijā

Medicīnā un pārtikas stiprināšanai

To lieto dzelzs deficīta anēmijas ārstēšanā, trīs reizes dienā lietojot 150–300 mg dzelzs sulfāta devu, kas ārstēšanas nedēļā rada jūtamu hemoglobīna koncentrācijas palielināšanos.

Tā lietošana ir ieteicama arī grūtniecēm kā uztura papildinājums. Dzelzs sulfāts ir izmantots kā savelkošs līdzeklis brūču sadzīšanā liellopiem.

Citi

To izmanto notekūdeņu attīrīšanā ar flokulācijas palīdzību, kā arī fosfāta izvadīšanai no šiem ūdeņiem. Sēnīšu veidu identificēšanai izmanto melnā sulfāta heptahidrātu.

Atsauces

1. CR zinātniskais. (sf). Melnā sulfāta laboratorijas sagatavošana. Atgūts no: crsc Scientific.com
2. Verners H. Baurs. (1964). Uz sāls hidrātu kristālķīmija. III. FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterīta) kristāla struktūras noteikšana . Acta kristāls. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019. gads). Melnā sulfāta heptahidrāts. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (2014. gada 19. decembris). Kas ir melnais sulfāts (feosols)? Katru veselību. Atgūts no: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019. gads). Dzelzs (II) sulfāts. Atgūts no: en.wikipedia.org