Jernsulfat (FeSO4) struktur, egenskaper, syntese

3607
Philip Kelley
Jernsulfat (FeSO4) struktur, egenskaper, syntese

De Jernsulfat er et uorganisk salt hvis kjemiske formel er FeSO4. Den består av et krystallinsk fast stoff i variabel farge, oppnådd industrielt som et biprodukt av stålbearbeiding..

Det finnes i naturen i forskjellige former, den vanligste er jernholdig sulfatheptahydrat, FeSO47HtoO ("grønn vitriol", til stede i mineralet melenteritt). Dette hydratet skiller seg lett ut fra den blågrønne fargen på krystallene (nedre bilde). Andre hydrater har den generelle formelen FeSO4XHtoEller der x varierer fra 1 til 7.

Jernsulfatkrystaller heptahydrat. Kilde: Leiem [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Jernsulfatheptahydrat mister vannmolekyler ved oppvarming og kan transformeres til andre former for jernholdig sulfat; Dermed mister den tre vannmolekyler når den blir oppvarmet til 57 ° C og blir omdannet til jernholdig sulfattetrahydrat. Hvor mange totalt kan du tape? Syv vannmolekyler, det vil si for mye vann.

Jernholdig sulfat brukes til behandling og forebygging av jernmangelanemi. Imidlertid kan det ha toksiske effekter, så du må være forsiktig med doseringen.

På den annen side har dette jernsaltet mange bruksområder og anvendelser som inkluderer farging av tekstilmateriale og lær; kjemisk reduksjonsmiddel; strålingsdosimeter; trebeskyttelsesmiddel. Det brukes også til forebygging av klorose i planter, og i graverings- og litografiprosesser..

FeSO4 kan oksidere i luft til jern (III) sulfat, Feto(SW4)3 med en hastighet som kan økes med temperatur, lys eller en økning i pH.

Mange av de fysiske og kjemiske egenskapene til jernholdig sulfat, slik som løselighet i vann, smeltepunkt, typen krystaller den danner, og tetthet, avhenger av antall vannmolekyler som er innlemmet i krystallene; det vil si av dens hydrater.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur av jernsulfat
    • 1.1 Surhet
  • 2 Fysiske og kjemiske egenskaper
    • 2.1 Navn
    • 2.2 Molekylformel
    • 2.3 Molekylvekt
    • 2.4 Fysisk utseende
    • 2,5 Lukt
    • 2.6 Tetthet
    • 2.7 Smeltepunkt
    • 2.8 Løselighet i vann
    • 2.9 Løselighet i alkohol
    • 2.10 Damptrykk
    • 2.11 Brytningsindeks
    • 2.12 Stabilitet
    • 2.13 Nedbrytning
    • 2.14 Reaksjoner
  • 3 Syntese
    • 3.1 Fra stålull
    • 3.2 Fra pyritt
  • 4 Risiko
  • 5 bruksområder
    • 5.1 I landbruket
    • 5.2 Som reagens og i industrien
    • 5.3 I medisin og til berikelse av matvarer
    • 5.4 Andre
  • 6 Referanser

Struktur av jernsulfat

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

Den kjemiske formelen FeSO4 fremhever at dette saltet består av Fe-ionerto+ Og så4to- i forholdet 1: 1. Begge ionene samhandler gjennom elektrostatiske krefter på en slik måte at de er ordnet i et ortorhombisk krystallsystem; som logisk sett tilsvarer det vannfrie saltet.

På det øvre bildet, derimot, vises strukturen til FeSO47HtoO. Den oransje sfæren representerer Fe-kationento+, som, som man kan se, koordinerer med seks vannmolekyler for å danne en oktaeder. Troens byrdeto+ tiltrekker seg SO-anionen4to-, og dette i sin tur, hvis observert, danner en hydrogenbinding med det syvende vannmolekylet.

Det syvende vannmolekylet (det som er fjernt fra oktaederet), danner også en annen hydrogenbinding med et annet vannmolekyl som tilhører et nærliggende oktaeder. Resultatet av disse interaksjonene er at krystallet endres fra å være ortorhombisk til monoklinisk..

Som FeSO-krystallene4 vannfritt hydrat, anionene SO4to- rundt troento+ blir erstattet av H-molekylertoO. Disse erstatningene forstyrrer elektronene d jern, og tvinger dem til å gå gjennom forskjellige nivåer av energi; som er ansvarlige for fargeendringene mellom hvit, blågrønn.

Surhet

Noen så anioner4to- de kan protoneres som et produkt av det sure mediet. Som en konsekvens, innenfor FeSO-krystallene47HtoEller det kan være molekyler av HtoSW4 hvis pH er veldig sur; og å berøre disse vakre krystallene under slike forhold kan forårsake alvorlige forbrenninger..

Fysiske og kjemiske egenskaper

Navn

Jernholdig sulfat eller jern (II) sulfat

Molekylær formel

-Vannfritt jernholdig sulfat (FeSO4)

-Jernsulfatheptahydrat (FeSO4.7HtoELLER)

Molekylær vekt

Det varierer med hydratiseringsgraden av sulfatet. For eksempel har jernsulfat-heptahydrat en molekylvekt på 278,02 g / mol; mens den vannfrie har en molekylvekt på 151,91 g / mol.

Fysisk utseende

Det varierer også med graden av hydrering. For eksempel har den vannfrie formen hvite ortorhombiske krystaller; mens det i heptahydrous form er krystallene monokliniske blågrønne.

Lukt

Toalett

Tetthet

Vannfri jernholdig sulfat er den tetteste saltformen (3,65 g / cm3)3). Heptahydratformen er derimot minst tett (1,895 g / cm3)3).

Smeltepunkt

På samme måte varierer dette avhengig av graden av hydrering. Den vannfrie formen har et smeltepunkt på 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) og heptahydratformen, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Vannløselighet

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

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

Løselighet i alkohol

Uoppløselig.

Damptrykk

1,95 kPa (heptahydratform)

Brytningsindeks

1591 (monohydrat) og 1471 (heptahydrat).

Stabilitet

I luft kan den oksidere raskt og dekkes med en gulbrun farge, noe som indikerer tilstedeværelsen av Fe-kationen.3+. Oksidasjonshastigheten økes ved tilsetning av alkali eller ved eksponering for lys..

Nedbrytning

Når den varmes opp til nedbrytning, avgir den giftig røyk av svoveldioksid og svoveltrioksid, og etterlater et rødlig jernoksid som rest..

Reaksjoner

Det er et reduksjonsmiddel som virker på salpetersyre og reduserer det til nitrogenmonoksid. På samme måte reduserer det klor til klorid, og de toksiske formene av krom som er tilstede i sement til krom (III), med mindre toksisitet.

Syntese

Fra stålull

Jernholdig sulfat produseres ved å reagere stål (Fe) med svovelsyre. I fremgangsmåten beskrevet følges følgende prosedyre: Stålet brukes i form av stålull, som tidligere ble avfettet med aceton..

Stålullen plasseres deretter i et glassbeger og dekkes fullstendig med 30-40% svovelsyre, slik at syreoppslutningen kan skje i flere timer. til stålullen forsvinner. Mer stålull kan tilsettes og prosedyren gjentas flere ganger.

Grønne krystaller som kan ha blitt dannet, oppløses på nytt ved å gjøre vann surgjort til pH 1-2 med svovelsyre. Denne løsningen filtreres på filterpapir, og pH justeres ved tilsetning av natriumkarbonat. Løsningen lagres for å unngå kontakt med oksygen, og dermed motvirke oksidasjonen av Feto+ til tro3+

Deretter utsettes filtratet for fordampning ved en temperatur mellom 80-90 ° C. Fremgangsmåten utføres i Pietri kapsler plassert på en varmeplate. Deretter samles de dannede grønne krystallene, som kan føres til en ekssikkator for å fullføre dehydrering..

Fra pyritt

Jernholdig sulfat produseres også ved oksidasjon av pyritt (FeSto).

2 FeSto   +    7 Oto     +    2 timertoO => 2 FeSO4     +      2 timertoSW4

Risiko

Innånding av FeSO4 forårsaker irritasjon i nese, hals og lunger. Hvis du har fysisk kontakt med dette saltet, kan det forårsake hud- og øyeirritasjon; I tillegg kan langvarig kontakt med sistnevnte forårsake en brunaktig flekk og øyeskader..

Gjentatt inntak kan forårsake kvalme, oppkast, magesmerter, forstoppelse og uregelmessig avføring..

Tegn på ferrosulfatforgiftning inkluderer: svart eller blodig avføring; blåaktig hud og negler; endringer i urinvolumet som skilles ut; besvimelse; tørr munn eller øyne; brystsmerter; spise; åndenød.

I tillegg kan raske og uregelmessige hjerteslag, økt tørst og sult, uvanlig blekhet og kortpustethet oppstå..

Endret koagulasjon er en indikasjon på ferrosulfatforgiftning, med forlengelse av trombin, protrombin og delvis tromboplastintider..

Studiene utført på effekten av jernholdig sulfat på isolerte muskler i hjertet av kaniner, tillot å observere at det ga en reduksjon i maksimal spenning utviklet av de studerte hjertemuskulaturen, så vel som den maksimale hastigheten på spenningsutvikling..

applikasjoner

I landbruket

-Det brukes som et plantevernmiddel for å kontrollere hveteklype og forfall av frukttrær.

-Det brukes til behandling av klorose, en sykdom som er preget av bladens gulaktige farge, forårsaket av jordens alkalitet..

-Jernholdig sulfat kontrollerer alkalinitet, og senker pH i jord.

- Fjerner mose og pleier plenen.

Som et reagens og i bransjen

Innenfor bruk av FeSO4 som reagens og i bransjen er det følgende:

-Analytisk reagens

-Råmateriale for å oppnå ferrit og magnetisk jernoksid

-Ingrediens for produksjon av det uorganiske blå pigmentet

-Salpetersyre, klor og kromreduserende reagens

-Ved fremstilling av andre sulfater

-Det brukes i badene med galvanisering med jern

-Trebeskyttelsesmiddel

-I aluminiumsetsninger

-Kvalitativ analyse av nitrater (brun gul test ved oksidasjon av Feto+)

-Polymeriseringskatalysator

-Den brukes som en forløper for syntesen av andre jern

-Den brukes industrielt som en flekkfiksering

-Ved fremstilling av jernfargestoff

-Mordant i ullfarging

-Å gi lønnetre en sølvfarge

-Jernkatalysator i Fenton-reaksjonen

I medisin og til forsterkning av mat

Det brukes til behandling av jernmangelanemi, ved bruk av en dose på 150-300 mg jernholdig sulfat, tre ganger om dagen, noe som gir en merkbar økning i hemoglobinkonsentrasjonen i en ukes behandling..

Det har også blitt anbefalt for bruk hos gravide som et supplement til kostholdet. Jernsulfat har blitt brukt som et sammentrekkende middel i sårheling hos storfe..

Andre

Det brukes til behandling av avløpsvann ved flokkulering og også for eliminering av fosfat fra disse farvannene. Jernsulfatheptahydrat brukes til å identifisere sopptypene.

Referanser

  1. CR Scientific. (s.f.). Lab forberedelse av jernholdig sulfat. Gjenopprettet fra: crscientific.com
  2. Werner H. Baur. (1964). På krystallkjemien til salthydrater. III. Bestemmelsen av krystallstrukturen til FeSO4.7HtoEller (melanteritt). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
  3. PubChem. (2019). Jernsulfatheptahydrat. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Marks Lynn. (19. desember 2014). Hva er jernholdig sulfat (feosol)? Hver helse. Gjenopprettet fra: everydayhealth.com
  5. Wikipedia. (2019). Jern (II) sulfat. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.