Struktura síranu železnatého (FeSO4), vlastnosti, syntéza

3871
Robert Johnston
Struktura síranu železnatého (FeSO4), vlastnosti, syntéza

The Síran železitý je anorganická sůl, jejíž chemický vzorec je FeSO4. Skládá se z krystalické pevné látky proměnlivé barvy, která se průmyslově získává jako vedlejší produkt při zpracování oceli..

Vyskytuje se v přírodě v různých formách, nejběžnější je heptahydrát síranu železnatého, FeSO47HdvaO („zelený vitriol“ přítomný v minerálu melenterit). Tento hydrát se snadno vyznačuje modrozelenou barvou jeho krystalů (spodní obrázek). Ostatní hydráty mají obecný vzorec FeSO4XHdvaNebo, kde x se pohybuje od 1 do 7.

Krystaly síranu železa heptahydrát. Zdroj: Leiem [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Heptahydrát síranu železnatého ztrácí při zahřívání molekuly vody a může být přeměněn na jiné formy síranu železnatého; při zahřátí na 57 ° C tak ztrácí tři molekuly vody a přeměňuje se na tetrahydrát síranu železnatého. O kolik jich můžete celkem přijít? Sedm molekul vody, tedy příliš mnoho vody.

Síran železnatý se používá k léčbě a prevenci anémie z nedostatku železa. Může však mít toxické účinky, takže při jeho dávkování musíte být opatrní.

Na druhou stranu má tato železná sůl řadu použití a aplikací, které zahrnují barvení textilního materiálu a kůže; chemické redukční činidlo; radiační dozimetr; prostředek na ochranu dřeva. Používá se také při prevenci chlorózy u rostlin a při gravírování a litografických procesech..

FeSO4 může na vzduchu oxidovat na síran železnatý, Fedva(SW4)3 rychlostí, kterou lze zvýšit teplotou, světlem nebo zvýšením pH.

Mnoho fyzikálních a chemických vlastností síranu železnatého, jako je rozpustnost ve vodě, teplota tání, typ krystalů, které tvoří, a hustota, závisí na počtu molekul vody zabudovaných do krystalů; tj. jeho hydrátů.

Rejstřík článků

  • 1 Struktura síranu železa
    • 1.1 Kyselost
  • 2 Fyzikální a chemické vlastnosti
    • 2.1 Jména
    • 2.2 Molekulární vzorec
    • 2.3 Molekulová hmotnost
    • 2.4 Fyzický vzhled
    • 2.5 Zápach
    • 2.6 Hustota
    • 2.7 Teplota tání
    • 2.8 Rozpustnost ve vodě
    • 2.9 Rozpustnost v alkoholu
    • 2.10 Tlak par
    • 2.11 Index lomu
    • 2.12 Stabilita
    • 2.13 Rozklad
    • 2.14 Reakce
  • 3 Syntéza
    • 3.1 Z ocelové vlny
    • 3.2 Od pyritu
  • 4 Rizika
  • 5 použití
    • 5.1 V zemědělství
    • 5.2 Jako činidlo a v průmyslu
    • 5.3 V medicíně a pro obohacení potravin
    • 5.4 Ostatní
  • 6 Reference

Struktura síranu železa

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

Chemický vzorec FeSO4 zdůrazňuje, že tato sůl je složena z iontů Fedva+ A tak4dva- v poměru 1: 1. Oba ionty interagují prostřednictvím elektrostatických sil takovým způsobem, že jsou uspořádány v ortorombické krystalové soustavě; což logicky odpovídá bezvodé soli.

Na horním obrázku je naopak znázorněna struktura FeSO47HdvaO. Oranžová koule představuje Fe kationdva+, který, jak je vidět, koordinuje se šesti molekulami vody za vzniku osmistěnu. Břemeno vírydva+ přitahuje anion SO4dva-, a to zase, je-li pozorováno, tvoří vodíkovou vazbu se sedmou molekulou vody.

Sedmá molekula vody (ta, která je vzdálená od osmistěnu), také tvoří další vodíkovou vazbu s další molekulou vody patřící sousednímu oktaedronu. Výsledkem těchto interakcí je, že se krystal mění z ortorombického na monoklinický..

Jako krystaly FeSO4 bezvodý hydrát, anionty SO4dva- kolem vírydva+ jsou nahrazeny molekulami H.dvaO. Tyto substituce narušují elektrony d železo, které je nutí procházet různými úrovněmi energie; které jsou zodpovědné za barevné změny mezi bílou, modrozelenou.

Kyselost

Některé SO anionty4dva- mohou být protonovány jako produkt kyselého prostředí. V důsledku toho uvnitř krystalů FeSO47HdvaNebo mohou existovat molekuly HdvaSW4 pokud je pH velmi kyselé; a proto dotek těchto krásných krystalů za takových podmínek může způsobit vážné popáleniny..

Fyzikální a chemické vlastnosti

Jména

Síran železnatý nebo síran železnatý

Molekulární vzorec

-Bezvodý síran železnatý (FeSO4)

-Síran železnatý heptahydrát (FeSO4.7HdvaNEBO)

Molekulární váha

Liší se podle stupně hydratace síranu. Například heptahydrát síranu železitého má molekulovou hmotnost 278,02 g / mol; zatímco bezvodý má molekulovou hmotnost 151,91 g / mol.

Fyzický vzhled

Liší se také podle stupně hydratace. Například bezvodá forma má bílé ortorombické krystaly; zatímco v heptahydrické formě jsou krystaly jednoklikové modrozelené.

Zápach

Toaleta

Hustota

Bezvodý síran železnatý je nejhustší solí (3,65 g / cm)3). Forma heptahydrátu je naopak nejméně hustá (1,895 g / cm)3).

Bod tání

Podobně se to liší v závislosti na stupni hydratace. Bezvodá forma má teplotu tání 680 ° C (1 856 ° F, 973 K) a forma heptahydrátu, 60 - 64 ° C (140 - 147 ° F, 333 - 337 K).

Rozpustnost ve vodě

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

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

Rozpustnost v alkoholu

Nerozpustný.

Tlak páry

1,95 kPa (forma heptahydrátu)

Index lomu

1591 (monohydrát) a 1471 (heptahydrát).

Stabilita

Na vzduchu může rychle oxidovat a je pokryto žlutohnědou barvou, což naznačuje přítomnost kationtu Fe.3+. Rychlost oxidace se zvyšuje přidáním zásady nebo vystavením světlu..

Rozklad

Při zahřátí na rozklad emituje toxické výpary oxidu siřičitého a oxidu siřičitého a zanechává jako zbytek načervenalý oxid železitý..

Reakce

Jedná se o redukční činidlo, které působí na kyselinu dusičnou a redukuje ji na oxid dusnatý. Podobně redukuje chlor na chlorid a toxické formy chromu přítomné v cementu na chrom (III) mají menší toxicitu.

Syntéza

Z ocelové vlny

Síran železnatý se vyrábí reakcí oceli (Fe) s kyselinou sírovou. U popsané metody se postupuje podle následujícího postupu: ocel se používá ve formě ocelové vlny, která se předem odmašťuje acetonem..

Ocelová vlna se poté vloží do skleněné kádinky a úplně se pokryje 30-40% kyselinou sírovou, což umožňuje trávení kyselinou po dobu několika hodin; dokud ocelová vlna nezmizí. Lze přidat více ocelové vlny a postup opakovat několikrát.

Zelené krystaly, které se mohly vytvořit, se znovu rozpustí za použití vody okyselené na pH 1 až 2 kyselinou sírovou. Tento roztok se filtruje na filtračním papíru a pH se upraví přidáním uhličitanu sodného. Roztok se skladuje, aby se zabránilo jeho kontaktu s kyslíkem, a tím se odrazuje od oxidace Fedva+ víře3+

Následně se filtrát podrobí odpařování při teplotě mezi 80-90 ° C. Postup se provádí v kapslích Pietri umístěných na vyhřívací desce. Poté se shromáždí vytvořené zelené krystaly, které lze odvést do exsikátoru k dokončení jejich dehydratace..

Od pyritu

Síran železnatý se také vyrábí oxidací pyritu (FeSdva).

2 FeSdva   +    7 O.dva     +    2 hdvaO => 2 FeSO4     +      2 hdvaSW4

Rizika

Vdechování FeSO4 způsobuje podráždění nosu, krku a plic. Při fyzickém kontaktu s touto solí může způsobit podráždění kůže a očí; Dlouhodobý kontakt s nimi může navíc způsobit nahnědlou skvrnu a poškození očí..

Opakovaný příjem může způsobit nevolnost, zvracení, bolesti žaludku, zácpu a nepravidelné pohyby střev..

Mezi příznaky otravy síranem železnatým patří: černá nebo krvavá stolice; namodralá kůže a nehty; změny objemu vylučovaného moči; mdloby; sucho v ústech nebo očích; bolest na hrudi; jíst; dýchací obtíže.

Kromě toho se mohou objevit rychlé a nepravidelné srdeční rytmy, zvýšená žízeň a hlad, neobvyklá bledost a dušnost..

Změněná koagulace je známkou otravy síranem železnatým, přičemž je pozorováno prodloužení trombinu, protrombinu a částečné doby tromboplastinu..

Studie provedené na vlivu síranu železnatého na izolované svaly srdce králíků umožnily pozorovat, že způsobil snížení maximálního napětí vyvinutého studovanými srdečními svaly a také maximální rychlost vývoje napětí.

Aplikace

V zemědělství

-Používá se jako pesticid k potlačení a rozpadu ovocných stromů.

-Používá se při léčbě chlorózy, onemocnění charakterizovaného nažloutlou barvou listů způsobenou zásaditostí půd..

-Síran železnatý řídí zásaditost a snižuje pH půdy.

- Odstraňuje mech a upravuje trávník.

Jako činidlo a v průmyslu

V rámci použití FeSO4 jako činidlo a v průmyslu existují následující:

-Analytické činidlo

-Surovina pro získání feritu a magnetického oxidu železa

-Přísada pro výrobu anorganického modrého pigmentu

-Činidlo redukující kyselinu dusičnou, chlor a chrom

-Při výrobě dalších síranů

-Používá se v lázních pro galvanické pokovování železem

-Konzervační prostředek na dřevo

-V hliníkových leptech

-Kvalitativní analýza dusičnanů (hnědožlutý test oxidací Fedva+)

-Polymerační katalyzátor

-Používá se jako předzvěst syntézy jiných žehliček

-Průmyslově se používá jako fixátor skvrn

-Při výrobě barviva na železo

-Mořidlo ve vlnění

-Aby javorové dřevo získalo stříbrnou barvu

-Železný katalyzátor ve Fentonově reakci

V medicíně a pro obohacení potravin

Používá se při léčbě anémie způsobené nedostatkem železa pomocí dávky 150-300 mg síranu železnatého třikrát denně, což způsobí znatelné zvýšení koncentrace hemoglobinu během jednoho týdne léčby..

Rovněž se doporučuje pro použití u těhotných žen jako doplněk jejich stravy. Síran železnatý se používá jako adstringens při hojení ran u skotu..

Ostatní

Používá se při čištění odpadních vod flokulací a také k eliminaci fosfátů z těchto vod. Heptahydrát síranu železnatého se používá k identifikaci druhů hub.

Reference

  1. CR Scientific. (s.f.). Laboratorní příprava síranu železnatého. Obnoveno z: crscientific.com
  2. Werner H. Baur. (1964). Na chemii krystalů solí se hydráty. III. Stanovení krystalové struktury FeSO4.7HdvaNebo (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
  3. PubChem. (2019). Síran železnatý heptahydrát. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Marks Lynn. (19. prosince 2014). Co je síran železnatý (Feosol)? Každé zdraví. Obnoveno z: everydayhealth.com
  5. Wikipedia. (2019). Síran železnatý. Obnoveno z: en.wikipedia.org

Zatím žádné komentáře