SÍRAN ŽELEZA (FESO4): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA - CHÉMIA - 2026

Síran železa je anorganická soľ, ktorá má na chemický vzorec FeSO ₄ . Skladá sa z kryštalickej pevnej látky rôznej farby, ktorá sa priemyselne získava ako vedľajší produkt pri spracovaní ocele.

To sa vyskytuje v prírode v rôznych formách, z ktorých najčastejšie je na heptahydrát síranu železnatého, FeSO ₄ · 7H ₂ O ( "zelené skalice", ktorý je obsiahnutý v minerálnom melenterite). Tento hydrát sa ľahko vyznačuje modro-zelenou farbou jeho kryštálov (spodný obrázok). Ďalšie hydráty majú všeobecný vzorec FeSO ₄ · xH ₂ O, kde x sa pohybuje od 1 do 7.

Heptahydrát kryštálov síranu železnatého. Zdroj: Leiem

Heptahydrát síranu železnatého stráca pri zahrievaní molekuly vody a môže sa transformovať na iné formy síranu železnatého; pri zahriatí na 57 ° C stráca tri molekuly vody a premieňa sa na tetrahydrát síranu železnatého. Koľko celkom môžete stratiť? Sedem molekúl vody, to znamená príliš veľa vody.

Síran železnatý sa používa na liečbu a prevenciu anémie z nedostatku železa. Môže však mať toxické účinky, takže pri dávkovaní musíte byť opatrní.

Na druhej strane má táto soľ železa mnoho použití a aplikácií, ktoré zahŕňajú farbenie textilného materiálu a kože; chemické redukčné činidlo; radiačný dozimeter; prostriedky na ochranu dreva. Používa sa tiež pri prevencii chlorózy v rastlinách a pri gravírovaní a litografii.

FeSO ₄ sa môže oxidovať na vzduchu, železa (III) sulfát, Fe ₂ (SO ₄ ) _3, v miere, ktorá môže byť zvýšená teplota, svetlo, alebo zvýšenie pH.

Mnoho fyzikálnych a chemických vlastností síranu železnatého, ako je rozpustnosť vo vode, teplota topenia, typ kryštálov, ktoré tvorí, a hustota, závisia od počtu molekúl vody zabudovaných do kryštálov; to znamená z jeho hydrátov.

Štruktúra síranu železa

Štruktúra FeSO4 · 7H20. Zdroj: Smokefoot

Chemický vzorec FeSO ₄ zdôrazňuje, že táto soľ je tvorený Fe ²⁺ a SO ₄ ^2- ióny v pomere 1: 1. Oba ióny interagujú prostredníctvom elektrostatických síl takým spôsobom, že sú usporiadané v ortorombickom kryštalickom systéme; čo logicky zodpovedá bezvodej soli.

V hornom obrázku, na druhej strane, je štruktúra FeSO ₄ · 7H ₂ je znázornený O. Oranžový gule reprezentuje Fe ²⁺ katión , ktorý, ako je vidieť, koordinuje s šiestimi molekulami vody za vzniku oktaéder. FE ^{2+ náboj} priťahuje SO ₄ ^2- anión , a to v poradí, pri pozorovaní, vytvára vodíkovú väzbu s siedmym molekuly vody.

Siedma molekula vody (tá, ktorá je vzdialená od oktaedronu), tiež vytvára ďalšiu vodíkovú väzbu s ďalšou molekulou vody, ktorá patrí k susednému oktaedronu. Výsledkom týchto interakcií je to, že sa kryštál mení z ortorombického na monoklinický.

Pretože kryštály bezvodného FeSO ₄ hydrát, SO ₄ ^2- anióny okolo Fe ²⁺ nahrádzajú H ₂ O molekuly . Tieto substitúcie rušiť d elektróny železa, núti ich prejsť rôznymi úrovňami energie; ktoré sú zodpovedné za zmenu farby z bielej na modrastú.

kyslosť

Niektoré SO ₄ ^2- anióny môžu byť protonizuje z kyslom prostredí. V dôsledku toho, v rámci FeSO ₄ · 7H ₂ O kryštálov tam môže byť H ₂ SO ₄ molekúl v prípade, že hodnota pH je veľmi kyslý; a preto dotyk týchto krásnych kryštálov v takýchto podmienkach môže spôsobiť vážne popáleniny.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

mená

Síran železnatý alebo síran železnatý

Molekulárny vzorec

- bezvodý síran železnatý (FeSO ₄ )

-Ferrous heptahydrát síranu (FeSO ₄ .7 H ₂ O)

Molekulová hmotnosť

Mení sa v závislosti od stupňa hydratácie síranu. Napríklad heptahydrát síranu železnatého má molekulovú hmotnosť 278,02 g / mol; zatiaľ čo bezvodý má molekulovú hmotnosť 151,91 g / mol.

Fyzický vzhľad

Tiež sa líši v závislosti od stupňa hydratácie. Napríklad bezvodá forma má biele ortorombické kryštály; zatiaľ čo v heptahydrovej forme sú kryštály monoklinické modrozelené.

vône

Toaleta, WC

Hustota

Bezvodný síran železnatý je najhustejšia forma soli (3,65 g / cm ³ ). Formulár heptahydrát, na druhej strane, je najmenej hustá (1,895 g / cm ³ ).

Bod topenia

Podobne sa to líši v závislosti od stupňa hydratácie. Bezvodá forma má teplotu topenia 680 ° C (1 856 ° F, 973 K) a heptahydrátovú formu, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Rozpustnosť vo vode

- monohydrátová forma: 44,69 g / 100 ml vody (77 ° C)

- Heptahydrát tvorí 51,35 g / 100 ml vody (54 ° C).

Rozpustnosť v alkohole

Nerozpustná.

Tlak vodnej pary

1,95 kPa (heptahydrátová forma)

Index lomu

1 591 (monohydrát) a 1 471 (heptahydrát).

stabilita

Vo vzduchu sa môže rýchlo oxidovať a zakryje sa žltohnedou farbou, čo naznačuje prítomnosť katiónu Fe ³⁺ . Rýchlosť oxidácie sa zvyšuje pridaním zásady alebo pôsobením svetla.

rozklad

Po zahriatí na rozklad sa uvoľňujú toxické výpary oxidu siričitého a oxidu sírového, pričom sa ako zvyšok získa načervenalý oxid železa.

reakcie

Je to redukčné činidlo, ktoré pôsobí na kyselinu dusičnú a redukuje ju na oxid uhoľnatý. Podobne redukuje chlór na chlorid a toxické formy chrómu prítomné v cemente na chróm (III) s menšou toxicitou.

syntéza

Z oceľovej vlny

Síran železnatý sa vyrába reakciou ocele (Fe) s kyselinou sírovou. V opísanej metóde sa dodržiava nasledujúci postup: oceľ sa používa vo forme oceľovej vlny, ktorá sa predtým odmastila acetónom.

Ďalej sa oceľová vlna umiestni do sklenenej kadičky a úplne sa pokryje 30 až 40% kyselinou sírovou, čo umožňuje trávenie kyseliny po dobu niekoľkých hodín; kým oceľová vlna nezmizne. Možno pridať viac oceľovej vlny a postup sa niekoľkokrát opakuje.

Zelené kryštály, ktoré sa mohli tvoriť, sa znovu rozpustia vodou okyslenou na pH 1 - 2 kyselinou sírovou. Tento roztok sa filtruje na filtračnom papieri a pH sa upraví pridaním uhličitanu sodného. Roztok sa uchováva, aby sa predišlo jeho kontaktu s kyslíkom, a tak sa zabránilo oxidácii Fe ²⁺ na Fe ³⁺

Následne sa filtrát odparí pri teplote medzi 80 - 90 ° C. Postup sa uskutočňuje v kapsulách Pietri umiestnených na vyhrievacej platni. Potom sa zozbierajú zelené kryštály, ktoré sa môžu odviesť do exsikátora, aby sa dokončila dehydratácia.

Z pyritu

Síran železnatý sa tiež vyrába oxidáciou pyritu (FeS ₂ ).

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

riziká

Inhalácia FeSO ₄ spôsobuje podráždenie nosa, hrdla a pľúc. Ak máte fyzický kontakt s touto soľou, môže spôsobiť podráždenie pokožky a očí; navyše, dlhodobý kontakt s nimi môže spôsobiť nahnedlé škvrny a poškodenie očí.

Opakované požitie môže spôsobiť nevoľnosť, zvracanie, bolesť žalúdka, zápchu a nepravidelný pohyb čriev.

Medzi príznaky otravy síranom železnatým patria: čierna alebo krvavá stolica; modrastá koža a nechty; zmeny objemu vylúčeného moču; mdloby; sucho v ústach alebo očiach; bolesť v hrudi; jesť; dýchacie ťažkosti

Okrem toho sa môžu vyskytnúť rýchle a nepravidelné srdcové rytmy, zvýšený smäd a hlad, nezvyčajná bledosť a dýchavičnosť.

Zmenená koagulácia je známkou otravy síranom železnatým, pričom sa pozoruje predĺženie trombínu, protrombínu a čiastočného tromboplastínu.

Štúdie týkajúce sa účinku síranu železnatého na izolované svaly srdca králikov umožnili pozorovať, že spôsobili zníženie maximálneho napätia vyvinutého študovanými srdcovými svalmi, ako aj maximálnu rýchlosť vývoja napätia.

aplikácia

V poľnohospodárstve

- Používa sa ako pesticíd na kontrolu štipky pšenice a rozkladu ovocných stromov.

- Používa sa pri liečbe chloózy, choroby charakterizovanej žltkastou farbou listov, ktorá je spôsobená zásaditosťou pôdy.

- síran železnatý reguluje zásaditosť, čím sa znižuje pH pôdy.

- Odstraňuje mach a podmienky trávnika.

Ako činidlo av priemysle

Medzi použitia FeSO ₄ ako činidla a v priemysle patria:

-Analytické činidlo

- materiál na získavanie feritu a magnetického oxidu železa

- prísada na spracovanie anorganického modrého pigmentu

-Reakceptujúca redukcia kyseliny dusičnej, chlóru a chrómu

- pri výrobe iných síranov

-Používa sa v galvanických kúpeľoch so železom

- Ochranný prostriedok na drevo

-V hliníkových leptoch

- kvalitatívna analýza dusičnanov (hnedožltá skúška oxidáciou Fe ²⁺ )

- katalyzátor polymerizácie

- Používa sa ako prekurzor syntézy iných železa

- Používa sa priemyselne ako prostriedok na fixáciu škvŕn

-Výroba farbiva železa

-Osobné zafarbenie vlny

-Dať javorovému drevu striebornú farbu

- Iónový katalyzátor v Fentonovej reakcii

V medicíne a na obohatenie potravín

Používa sa na liečbu anémie s nedostatkom železa pomocou dávky 150 - 300 mg síranu železnatého trikrát denne, čo vedie k viditeľnému zvýšeniu koncentrácie hemoglobínu v týždni liečby.

Jeho použitie bolo odporúčané aj u tehotných žien ako doplnok k ich strave. Síran železnatý sa používa ako adstringent pri hojení rán u hovädzieho dobytka.

iní

Používa sa pri čistení odpadových vôd flokuláciou a tiež pri odstraňovaní fosfátov z týchto vôd. Heptahydrát síranu železnatého sa používa na identifikáciu druhov húb.

Referencie

1. CR Scientific. (SF). Laboratórna príprava síranu železnatého. Obnovené z: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). O kryštalickej chémii soľných hydrátov. III. Stanovenie kryštálovej štruktúry FeSO ₄ .7 H ₂ O (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Heptahydrát síranu železnatého. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19. decembra 2014). Čo je síran železnatý (Feosol)? Každé zdravie. Obnovené z: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Síran železnatý. Obnovené z: en.wikipedia.org