SULFAT DE FIER (FESO4): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, SINTEZĂ - CHIMIE - 2025

Sulfatul de fier este o sare anorganică având formula chimică FeSO ₄ . Constă dintr-un solid cristalin de culoare variabilă, obținut industrial ca produs secundar al prelucrării oțelului.

Se găsește în natură sub diferite forme, cea mai frecventă fiind heptahidratul de sulfat feros, FeSO ₄ · 7H ₂ O („vitriol verde”, prezent în melenteritul mineral). Acest hidrat se distinge ușor prin culoarea albastru-verde a cristalelor sale (imagine inferioară). Alți hidrați au formula generală FeSO ₄ · xH ₂ O, unde x variază de la 1 la 7.

Cristale de sulfat de fier heptahidrat. Sursa: Leiem

Heptahidratul de sulfat feros pierde moleculele de apă la încălzire și poate fi transformat în alte forme de sulfat feros; astfel, când este încălzit la 57 ºC, pierde trei molecule de apă și este transformat în tetrahidrat de sulfat feros. Câte în total poți pierde? Șapte molecule de apă, adică prea multă apă.

Sulfatul feros este utilizat în tratamentul și prevenirea anemiei cu deficit de fier. Cu toate acestea, poate avea efecte toxice, așa că trebuie să fii atent la dozarea sa.

Pe de altă parte, această sare de fier are numeroase utilizări și aplicații care includ colorarea materialului textil și a pielii; agent de reducere a substanțelor chimice; dozimetru de radiații; agent de conservare a lemnului. De asemenea, este utilizat în prevenirea clorozei la plante, precum și în procesele de gravare și litografie.

FeSO ₄ poate fi oxidat în aer până la sulfat de fier (III), Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ cu o viteză care poate fi crescută prin temperatură, lumină sau o creștere a pH-ului.

Multe dintre proprietățile fizice și chimice ale sulfatului feros, cum ar fi solubilitatea în apă, punctul de topire, tipul de cristale pe care îl formează și densitatea, depind de numărul de molecule de apă încorporate în cristale; adică a hidraților săi.

Structura sulfatului de fier

Structura FeSO4 · 7H2O. Sursa: Smokefoot

Formula chimică FeSO ₄ evidențiază faptul că această sare este compus din Fe ²⁺ și SO ₄ ^2- ioni într - un raport de 1: 1. Ambii ioni interacționează prin forțe electrostatice, astfel încât sunt aranjați într-un sistem de cristale ortorombe; care, logic, corespunde sării anhidre.

În imaginea superioară, pe de altă parte, este prezentată structura FeSO ₄ · 7H ₂ O. Sfera portocalie reprezintă cationul Fe ²⁺ , care, după cum se poate vedea, se coordonează cu șase molecule de apă pentru a forma un octaedru. Fe ^{taxa 2+} atrage SO ₄ ^2- anion , iar acest lucru , la rândul său, în cazul în care observă, formează o legătură de hidrogen cu molecula de apă a șaptea.

A șaptea moleculă de apă (cea care este îndepărtată de octaedru), formează, de asemenea, o altă legătură de hidrogen cu o altă moleculă de apă aparținând unui octaedru vecin. Rezultatul acestor interacțiuni este că cristalul trece de la a fi ortorombic la monoclinic.

Pe măsură ce cristalele de hidroxid de FeSO ₄ anhidru, anionii SO ₄ ^{2- din} jurul Fe ²⁺ sunt înlocuiți de molecule H ₂ O. Aceste substituții perturbă electronii d de fier, forțându-i să treacă prin diferite niveluri de energii; care sunt responsabile pentru schimbările de culoare de la alb la verde albăstrui.

Aciditate

Unii anioni SO ₄ ^2- pot fi protonați din mediul acid. Ca urmare, în cadrul FeSO ₄ · 7H ₂ O cristalelor poate fi H ₂ SO ₄ molecule dacă pH - ul este foarte acid; și, prin urmare, atingerea acestor frumoase cristale în astfel de condiții poate provoca arsuri grave.

Proprietati fizice si chimice

Nume

Sulfat feros sau sulfat de fier (II)

Formulă moleculară

-Sulfat feros anhidru (FeSO ₄ )

-Heptahidrat de sulfat feros (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Greutate moleculară

Acesta variază în funcție de gradul de hidratare a sulfatului. De exemplu, heptahidratul de sulfat de fier are o greutate moleculară de 278,02 g / mol; în timp ce cea anhidră are o greutate moleculară de 151,91 g / mol.

Aspectul fizic

De asemenea, variază în funcție de gradul de hidratare. De exemplu, forma anhidră are cristale ortorombe albe; în timp ce în formă heptahidră, cristalele sunt monoclinice albastru-verzui.

Miros

Toaletă

Densitate

Sulfat feros anhidru este densest forma de sare (3,65 g / cm ³ ). Formularul heptahidrat, pe de altă parte, este cel mai puțin dens (1.895 g / cm ³ ).

Punct de topire

De asemenea, acest lucru variază în funcție de gradul de hidratare. Forma anhidră are un punct de topire de 680 ° C (1.856 ° F, 973 K) și forma heptahidratată, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Solubilitatea apei

-Forma monohidratată: 44,69 g / 100 ml apă (77 ºC)

-Forma hephidratată 51,35 g / 100 ml apă (54 ºC).

Solubilitatea în alcool

Insolubil.

Presiunea de vapori

1,95 kPa (formă heptahidratată)

Indicele de refracție

1.591 (monohidrat) și 1.471 (heptahidrat).

Stabilitate

În aer se poate oxida rapid și devine acoperit cu o culoare galben-maro, ceea ce indică prezența cationului Fe ³⁺ . Viteza de oxidare este crescută prin adăugarea de alcali sau prin expunerea la lumină.

Descompunere

Când este încălzit până la descompunere, emite vapori toxici de dioxid de sulf și trioxid de sulf, lăsând ca reziduu un oxid roșiatic de fier.

reacţii

Este un agent reducător care acționează asupra acidului azotic reducându-l la monoxid de azot. De asemenea, reduce clorul la clorură, iar formele toxice ale cromului prezente în ciment la crom (III), de mai puțin toxicitate.

Sinteză

Din lână de oțel

Sulfatul feros este produs prin reacția oțelului (Fe) cu acidul sulfuric. În metoda descrisă, este urmată următoarea procedură: oțelul este utilizat sub formă de lână de oțel, care a fost degresată anterior cu acetonă.

Apoi, lâna de oțel este plasată într-un pahar de sticlă și acoperită complet cu 30-40% acid sulfuric, permițând digestia acidă timp de câteva ore; până când vata de oțel dispare. Se poate adăuga mai multă lână de oțel și procedura se repetă de mai multe ori.

Cristalele verzi care s-au format s-au redisolvat folosind apă acidulată la pH 1-2 cu acid sulfuric. Această soluție este filtrată pe hârtie filtrantă, iar pH-ul este ajustat prin adăugarea de carbonat de sodiu. Soluția este păstrată, pentru a evita contactul cu oxigenul și, astfel, descurajează oxidarea Fe ²⁺ până la Fe ³⁺

Ulterior, filtratul este supus evaporării la o temperatură cuprinsă între 80-90 ºC. Procedura se realizează în capsule Pietri plasate pe o placă de încălzire. Apoi, sunt colectate cristalele verzi formate, care pot fi duse la un desicator pentru a le deshidrata.

Din pirită

Sulfatul feros este produs și prin oxidarea piritului (FeS ₂ ).

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

riscuri

Inhalarea FeSO ₄ provoacă iritații la nas, gât și plămâni. Dacă aveți contact fizic cu această sare, poate provoca iritarea pielii și a ochilor; în plus, contactul prelungit cu acesta din urmă poate provoca o pată maronie și deteriorarea ochilor.

Ingestia repetată poate provoca greață, vărsături, dureri de stomac, constipație și mișcări intestinale neregulate.

Semnele intoxicației cu sulfat feros includ: scaune negre sau sângeroase; pielea albăstruie și unghiile; modificări ale volumului de urină excretat; leșin; gură sau ochi uscați; dureri în piept; mânca; insuficienta respiratorie

În plus, pot apărea bătăi cardiace rapide și neregulate, setea și foamea crescută, paloare neobișnuită și dificultăți de respirație.

Coagularea modificată este o indicație a otrăvirii cu sulfat feros, fiind observate prelungirea timpurilor de trombină, protrombină și tromboplastină parțială.

Studiile efectuate asupra efectului sulfatului feros asupra mușchilor izolați ai inimii iepurilor au permis observarea că a produs o reducere a tensiunii maxime dezvoltate de mușchii cardiaci studiați, precum și viteza maximă de dezvoltare a tensiunii.

Aplicații

În agricultură

-Este folosit ca pesticid pentru a controla ciupitul de grâu și descompunerea pomilor fructiferi.

-Este utilizat în tratamentul clorozei, o boală caracterizată prin culoarea gălbuie a frunzelor, cauzată de alcalinitatea solurilor.

-Sulfatul feros controlează alcalinitatea, scăzând pH-ul solurilor.

- Elimină mușchiul și condiționează gazonul.

Ca reactiv și în industrie

Printre utilizările FeSO ₄ ca reactiv și în industrie sunt următoarele:

-Reactiv analitic

-Material pentru obtinerea ferritei si oxidului magnetic de fier

-Ingredient pentru elaborarea pigmentului anorganic albastru

-Reactiv care reduce acidul azotic, clorul și cromul

-În fabricarea altor sulfați

-Se folosește în băi de electroplacare cu fier

-Prezervant de fructe

-În cazul gravurilor din aluminiu

-Analiza calitativă a nitraților (test galben maro prin oxidarea Fe ²⁺ )

-Catalizatorul de polimerizare

-Este folosit ca precursor pentru sinteza altor calde

-Este utilizat industrial ca fixator de pete

-În fabricarea vopselei de fier

-Mordient în colorarea lânii

-Pentru a da lemnului de arțar o culoare argintie

-Catalizatorul de iron în reacția Fenton

În medicină și pentru fortificarea alimentelor

Este utilizat în tratamentul anemiei cu deficit de fier, folosind o doză de 150-300 mg de sulfat feros, de trei ori pe zi, ceea ce produce o creștere perceptibilă a concentrației de hemoglobină într-o săptămână de tratament.

Utilizarea sa a fost recomandată și la gravide ca supliment la dieta lor. Sulfatul feros a fost folosit ca astringent în vindecarea rănilor la bovine.

Alții

Este utilizat în tratarea apelor uzate prin floculare și, de asemenea, pentru eliminarea fosfatului din aceste ape. Heptahidratul de sulfat feros este utilizat pentru identificarea tipurilor de ciuperci.

Referințe

1. CR Științific. (Sf). Pregătirea laboratorului de sulfat feros. Recuperat de la: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Pe chimia de cristal a hidraților de sare. III. Determinarea structurii cristaline a FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. Extract. (2019). Heptahidrat de sulfat feros. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19 decembrie 2014). Ce este Sulfatul Feroz (Feosol)? Fiecare sănătate. Recuperat de la: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Sulfat de fier (II). Recuperat de la: en.wikipedia.org