SÍRAN ŽELEZA (FESO4): STRUKTURA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA - CHEMIE - 2025

Síran železa je anorganická sůl, která má na chemický vzorec FeSO ₄. Skládá se z krystalické pevné látky proměnlivé barvy, která se získává průmyslově jako vedlejší produkt při zpracování oceli.

To se vyskytuje v přírodě v různých formách, z nichž nejčastější je na heptahydrát síranu železnatého, FeSO ₄ · 7H ₂ O („zelené skalice“, který je obsažen v minerálním melenterite). Tento hydrát se snadno vyznačuje modrozelenou barvou krystalů (spodní obrázek). Další hydráty mají obecný vzorec FeSO ₄ · xH ₂ O, kde x se pohybuje od 1 do 7.

Krystaly síranu železitého heptahydrát. Zdroj: Leiem

Heptahydrát síranu železnatého ztrácí při zahřívání molekuly vody a může být přeměněn na jiné formy síranu železnatého; při zahřátí na 57 ° C ztratí tři molekuly vody a přeměňuje se na tetrahydrát síranu železnatého. Kolik celkem můžete ztratit? Sedm molekul vody, to je příliš mnoho vody.

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

Na druhé straně tato sůl železa má četná použití a aplikace, které zahrnují zbarvení textilního materiálu a kůže; chemické redukční činidlo; radiační dozimetr; prostředek na ochranu dřeva. Používá se také při prevenci chlorózy v rostlinách a při gravírování a litografii.

FeSO ₄ se může oxidovat na vzduchu, železa (III) sulfát, Fe ₂ (SO ₄) _3, v míře, která může být zvýšena teplota, světlo, nebo zvýšení pH.

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

Struktura síranu železa

Struktura FeSO4 · 7H20. Zdroj: Smokefoot

Chemický vzorec FeSO ₄ zdůrazňuje, že tato sůl je tvořen Fe ²⁺ a SO ₄ ^2- ionty v poměru 1: 1. Oba ionty interagují elektrostatickými silami tak, že jsou uspořádány v ortorombickém krystalovém systému; což logicky odpovídá bezvodé soli.

V horním obrázku, na druhé straně, je struktura FeSO ₄ · 7H ₂ je znázorněn O. Oranžový koule reprezentuje Fe ²⁺ kation, který, jak je vidět, koordinuje s šesti molekulami vody za vzniku osmistěn. FE ^{2+ náboj} přitahuje SO ₄ ^2- anion, a to v pořadí, při pozorování, vytváří vodíkovou vazbu s sedmým molekuly vody.

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

Jako bezvodý FeSO ₄ krystalů hydrátu, SO ₄ ^2- anionty kolem Fe ²⁺ nahrazují H ₂ O molekuly. Tyto substituce rušit d elektrony železa, nutí je projít různými úrovněmi energie; které jsou zodpovědné za změnu barvy z bílé na modrozelenou.

Kyselost

Některé SO ₄ ^2- anionty mohou být protonizován z kyselém prostředí. V důsledku toho, na vnitřní straně FeSO ₄ · 7H ₂ O krystalů tam může být H ₂ SO ₄ molekul v případě, že hodnota pH je velmi kyselý; a proto dotek těchto krásných krystalů v takových podmínkách může způsobit vážné popáleniny.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Jména

Síran železnatý nebo síran železnatý

Molekulární vzorec

- bezvodý síran železnatý (FeSO ₄)

- heptahydrát síranu železnatého (FeSO _{4. 7} H ₂ O)

Molekulární váha

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

Fyzický vzhled

Také se liší podle stupně hydratace. Například bezvodá forma má bílé ortorombické krystaly; zatímco v heptahydrous formě, krystaly jsou monoklinické modrozelené.

Zápach

Toaleta

Hustota

Bezvodý síran železnatý je nejhustší forma soli (3,65 g / cm ³). Formulář heptahydrát, na druhé straně, je 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 heptahydrátovou formu, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Rozpustnost ve vodě

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

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

Rozpustnost v alkoholu

Nerozpustný.

Tlak páry

1,95 kPa (heptahydrátová forma)

Index lomu

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

Stabilita

Ve vzduchu se může rychle oxidovat a zakryje se žluto-hnědou barvou, což ukazuje na přítomnost Fe ³⁺ kationtu. Rychlost oxidace se zvyšuje přidáním zásady nebo vystavením světlu.

Rozklad

Při zahřátí do rozkladu se uvolňují toxické výpary oxidu siřičitého a oxidu sírového, přičemž jako zbytek zanechává načervenalý oxid železa.

Reakce

Je to redukční činidlo, které působí na kyselinu dusičnou a redukuje na oxid dusnatý. Rovněž redukuje chlor na chlorid a toxické formy chrómu přítomné v cementu na chrom (III), méně toxické.

Syntéza

Z ocelové vlny

Síran železnatý se vyrábí reakcí oceli (Fe) s kyselinou sírovou. V popsané metodě se používá následující postup: ocel se používá ve formě ocelové vlny, která se předem odmastí acetonem.

Potom se ocelová vlna umístí do skleněné kádinky a zcela pokryje 30-40% kyselinou sírovou, což umožňuje trávení kyseliny po dobu několika hodin; dokud ocelová vlna nezmizí. Lze přidat více ocelové vlny a postup se několikrát opakuje.

Vzniklé zelené krystaly se znovu rozpustí za použití vody okyselené na pH 1 - 2 kyselinou sírovou. Tento roztok se filtruje na filtračním papíru a pH se upraví přidáním uhličitanu sodného. Roztok je uložen, aby se zabránilo jeho kontaktu s kyslíkem, a tak odrazoval od oxidace Fe ²⁺ na Fe ³⁺

Následně se filtrát podrobí odpařování při teplotě mezi 80-90 ° C. Postup se provádí v kapslích Pietri umístěných na topné desce. Pak se shromáždí zelené krystaly, které mohou být přeneseny do exsikátoru, aby se dokončila jejich dehydratace.

Z pyritu

Síran železnatý se také vyrábí oxidací pyritu (FeS ₂).

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

Rizika

Vdechnutí FeSO ₄ způsobuje podráždění nosu, krku a plic. Pokud máte fyzický kontakt s touto solí, může způsobit podráždění kůže a očí; Kromě toho může dlouhodobý kontakt s nimi způsobit nahnědlé skvrny a poškození očí.

Opakované požití 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 může objevit rychlý a nepravidelný srdeční rytmus, zvýšený žízeň a hlad, neobvyklá bledost a dušnost.

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

Studie týkající se účinku síranu železnatého na izolované svaly srdce králíků umožnily pozorovat, že způsobuje snížení maximálního napětí vyvinutého studovanými srdečními svaly, jakož i maximální rychlost vývoje napětí.

Aplikace

V zemědělství

- Používá se jako pesticid k regulaci štípnutí pšenice a rozkladu ovocných stromů.

- Používá se při léčbě chlorózy, choroby charakterizované nažloutlou barvou listů, způsobenou zásaditostí půd.

- síran železnatý řídí alkalitu a snižuje pH půdy.

- Odstraňuje mech a upravuje trávník.

Jako činidlo a v průmyslu

Mezi použití FeSO ₄ jako činidla a v průmyslu patří:

-Analytické činidlo

-Raw materiál pro získání feritu a magnetického oxidu železa

-Složka pro zpracování anorganického modrého pigmentu

- Redukční kyselina dusičná, chlor a chrom

- Při výrobě jiných síranů

- Používá se v galvanických lázních se železem

-Dřevý konzervační prostředek

-V hliníkových leptech

- Kvalitativní analýza dusičnanů (hnědožlutý test oxidací Fe ²⁺)

- polymerační katalyzátor

- Používá se jako předchůdce pro syntézu dalších železa

- Používá se průmyslově jako fixátor skvrn

-Výroba barviva železa

-Možnost barvení vlny

-Dat javorovému dřevu stříbrnou barvu

-Ironový katalyzátor ve Fentonově reakci

V medicíně a pro obohacení potravin

Používá se při léčbě anémie s nedostatkem železa pomocí dávky 150 až 300 mg síranu železnatého, třikrát denně, což vede k viditelnému zvýšení koncentrace hemoglobinu v týdnu léčby.

Jeho použití bylo doporučeno také u těhotných žen jako doplněk k jejich stravě. Síran železnatý byl používán jako adstringent při hojení ran u skotu.

Ostatní

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

Reference

1. CR Scientific. (sf). Laboratorní příprava síranu železnatého. Obnoveno z: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Krystalová chemie solí hydrátů. III. Stanovení krystalové struktury FeSO ₄.7 H ₂ O (melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Heptahydrát síranu železnatého. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19. prosince 2014). Co je síran železnatý (Feosol)? Každé zdraví. Obnoveno z: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Síran železnatý. Obnoveno z: en.wikipedia.org