RAUTASULFAATTI (FESO4): RAKENNE, OMINAISUUDET, SYNTEESI - KEMIA - 2026

Rauta sulfaatti on epäorgaaninen suola, jolla kemiallinen kaava FeSO ₄. Se koostuu muuttuvan värin kiteisestä kiinteästä aineesta, jota saadaan teollisesti teräksen käsittelyn sivutuotteena.

Sitä esiintyy luonnossa eri muodoissa, yleisin on rautasulfaattiheptahydraatti, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("vihreä vitrioli", läsnä mineraalimelenteriitissä). Tämä hydraatti erottuu helposti kiteidensä sinertävänvärisellä värillä (alempi kuva). Muut hydraatit on yleinen kaava FeSO ₄ • xH ₂ O, jossa x vaihtelee 1-7.

Rautasulfaattikiteet heptahydraatti. Lähde: Leiem

Rautasulfaattiheptahydraatti menettää vesimolekyylejä kuumentuessaan ja voidaan muuttaa muiksi rautasulfaatin muodoiksi; siten 57 ° C: seen kuumennettuna se menettää kolme vesimolekyyliä ja muuttuu ferrosulfaatin tetrahydraatiksi. Kuinka monta voit hävitä? Seitsemän vesimolekyyliä, ts. Liian paljon vettä.

Rautasulfaattia käytetään raudan puuteanemian hoidossa ja ehkäisyssä. Sillä voi kuitenkin olla myrkyllisiä vaikutuksia, joten sen annostelussa on oltava varovainen.

Toisaalta tällä raudasuolalla on lukuisia käyttötarkoituksia ja sovelluksia, joihin sisältyy tekstiilimateriaalin ja nahan väritys; kemiallinen pelkistin; säteilyannosmittari; puunsuoja-aine. Sitä käytetään myös kasvien klooroosin ehkäisyyn sekä kaiverrus- ja litografiaprosesseihin.

FeSO ₄ voidaan hapettaa ilmassa, rauta (III) sulfaatti, Fe ₂ (SO ₄) ₃ nopeudella, joka voidaan lisätä lämpötila, valo, tai pH: n nousua.

Monet rautasulfaatin fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista, kuten vesiliukoisuus, sulamispiste, sen muodostamien kiteiden tyyppi ja tiheys, riippuvat kiteisiin sisällytettyjen vesimolekyylien lukumäärästä; toisin sanoen sen hydraateista.

Rautasulfaatin rakenne

FeSO4 · 7H2O: n rakenne. Lähde: savujalka

Kemiallinen kaava FeSO ₄ korostaa, että tämä suola koostuu Fe ²⁺ ja SO ₄ ² -ioneja on 1: 1-suhteessa. Molemmat ionit ovat vuorovaikutuksessa sähköstaattisten voimien kanssa siten, että ne on järjestetty ortorombiseen kidejärjestelmään; joka loogisesti vastaa vedetöntä suolaa.

Yläkuvassa sitä vastoin esitetään FeSO ₄ · 7H ₂ O: n rakenne.Oranssi pallo edustaa Fe ²⁺ -kationia, joka, kuten voidaan nähdä, koordinoi kuuden vesimolekyylin kanssa oktaedrin muodostamiseksi. Fe ^{2+ varaus} vetää puoleensa SO ₄ ² anioni, ja tämä vuorostaan, jos havaitaan, muodostaa vety- sidoksen seitsemännen vesimolekyylin.

Seitsemäs vesimolekyyli (se, joka on kaukana oktaedrista) muodostaa myös toisen vety sidoksen toisen vesimolekyylin kanssa, joka kuuluu naapurimaiden oktaedriin. Näiden vuorovaikutusten seurauksena kide muuttuu ortomombiseksi monokliiniseksi.

Koska kiteet vedettömän FeSO ₄ hydraatti, SO ₄ ² anioneja noin Fe ²⁺ on korvattu H ₂ O -molekyylit. Nämä substituutiot häiritse d elektronit raudan, pakottaa ne läpi eri tasoilla energiat; jotka vastaavat värin muutoksista valkoisesta sinertävänvihreäksi.

Happamuus

Kaikki SO ₄ ^2- anioneja voidaan protonoida happamasta väliaineesta. Tämän seurauksena, sisällä FeSO ₄ · 7H ₂ O- kiteitä ei voi olla H ₂ SO ₄ molekyylejä, jos pH on hyvin hapan; ja siksi näiden kauniiden kiteiden koskettaminen sellaisissa olosuhteissa voi aiheuttaa vakavia palovammoja.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

nimet

Rautasulfaatti tai rauta (II) sulfaatti

Molekyylikaava

-Vedetön rautasulfaatti (FeSO ₄)

-Ferrous sulfaattiheptahydraattia (FeSO ₄ 7H ₂ O)

Molekyylipaino

Se vaihtelee sulfaatin hydratointiasteen mukaan. Esimerkiksi rautasulfaattiheptahydraatin molekyylipaino on 278,02 g / mol; kun taas vedettömän molekyylipaino on 151,91 g / mol.

Fyysinen ulkonäkö

Se vaihtelee myös nesteytyksen asteen mukaan. Esimerkiksi vedettömässä muodossa on valkoisia ortorombisia kiteitä; kun taas heptavedessä muodossa kiteet ovat monokliinisiä sinertäviä.

Haju

WC

Tiheys

Vedetön ferrosulfaattia on tihein suolamuoto (3,65 g / cm ³). Heptahydraatti muodossa, toisaalta, on vähiten tiheä (1.895 g / cm ³).

Sulamispiste

Samoin tämä vaihtelee kosteusasteesta riippuen. Vedettömän muodon sulamispiste on 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) ja heptahydraattimuodon, 60 - 64 ° C (140 - 147 ° F, 333 - 337 K).

Vesiliukoisuus

-Muonohydraattimuoto: 44,69 g / 100 ml vettä (77 ºC)

-Heptahydraatti muodostaa 51,35 g / 100 ml vettä (54 ºC).

Liukoisuus alkoholiin

Liukenematon.

Höyrynpaine

1,95 kPa (heptahydraattimuoto)

Taitekerroin

1 591 (monohydraatti) ja 1 471 (heptahydraatti).

pysyvyys

Ilmassa se voi hapettua nopeasti ja peittyy kellanruskealla värillä, mikä osoittaa Fe ³⁺ -kationin läsnäolon. Hapettumisnopeutta lisätään lisäämällä alkalia tai altistamalla valolle.

hajoaminen

Kuumennettuna hajoamiseksi se vapauttaa myrkyllisiä rikkidioksidin ja rikkitrioksidin höyryjä, jättäen punertavan rautaoksidin jäännökseksi.

reaktiot

Se on pelkistävä aine, joka vaikuttaa typpihappoon pelkistäen sen typpimonoksidiksi. Samoin se vähentää klooria kloridiksi ja sementissä läsnä olevat kromin toksiset muodot kromiksi (III), joiden toksisuus on vähemmän.

Synteesi

Terävillasta

Rautasulfaattia tuotetaan saattamalla teräs (Fe) reagoimaan rikkihapon kanssa. Kuvaillussa menetelmässä noudatetaan seuraavaa menettelyä: terästä käytetään teräsvillana, joka on aikaisemmin rasvattu asetonilla.

Seuraavaksi teräsvilla asetetaan lasilliseen dekantterilasiin ja peitetään kokonaan 30 - 40-prosenttisella rikkihapolla, jolloin happohajotus tapahtuu useita tunteja; kunnes teräsvilla katoaa. Lisää teräsvillaa voidaan lisätä ja toimenpide toistaa useita kertoja.

Vihreät kiteet, jotka ovat mahdollisesti muodostuneet, liuotetaan uudelleen käyttämällä vettä, joka tehdään happamaksi pH-arvoon 1-2 rikkihapolla. Tämä liuos suodatetaan suodatinpaperilla ja pH säädetään lisäämällä natriumkarbonaattia. Liuosta varastoidaan, jotta vältetään sen kosketus hapen kanssa ja siten estetään Fe2 ^+: n hapettuminen Fe ^{3+: ksi}

Seuraavaksi suodos haihdutetaan lämpötilassa, joka on välillä 80 - 90 ºC. Menettely suoritetaan Pietri-kapseleissa, jotka asetetaan lämmityslevylle. Sitten muodostuneet vihreät kiteet kerätään, jotka voidaan viedä eksikkaattoriin niiden kuivumisen loppuun saattamiseksi.

Pyriitistä

Ferrosulfaatti myös hapettumisen pyriittiä (FeS ₂).

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

riskit

FeSO _{4: n} hengittäminen aiheuttaa nenän, kurkun ja keuhkojen ärsytystä. Jos sinulla on fyysistä kosketusta tämän suolan kanssa, se voi aiheuttaa ihon ja silmien ärsytystä; lisäksi pitkäaikainen kosketus viimeksi mainittuun voi aiheuttaa ruskehtava tahra ja silmävaurioita.

Toistuva nieleminen voi aiheuttaa pahoinvointia, oksentelua, vatsakipua, ummetusta ja epäsäännöllisiä suoliston liikkeitä.

Rautasulfaattimyrkytyksen merkkejä ovat: musta tai verinen uloste; sinertävä iho ja kynnet; erittyneen virtsan määrän muutokset; pyörtyminen; suun kuivuminen tai silmät; rintakipu; syödä; hengitysvaikeudet

Lisäksi voi esiintyä nopeaa ja epäsäännöllistä sykettä, lisääntynyttä janoa ja nälkää, epätavallista kalpeutta ja hengenahdistusta.

Muutettu hyytyminen on merkki rautasulfaattimyrkytyksestä, kun havaitaan pidentyneen trombiinin, protrombiinin ja osittaisen tromboplastiinin aikoja.

Rautasulfaatin vaikutuksesta kanin sydämen eristettyihin lihaksiin tehdyt tutkimukset sallivat havaita, että se tuotti vähennyksen tutkittujen sydänlihasten kehittämässä maksimijännityksessä sekä jännityksen kehityksen enimmäisnopeudella.

Sovellukset

Maataloudessa

- Sitä käytetään torjunta-aineena vehnänipin ja hedelmäpuiden hajoamisen hallitsemiseksi.

- Sitä käytetään kloroosin hoidossa. Tauti, jolle on ominaista lehtien kellertävä väri, johtuu maaperien alkalisuus.

-Ferrusulfaatti säätelee emäksisyyttä alentaen maaperän pH-tasoa.

- Poistaa sammalta ja hoitaa nurmikon.

Reagenssina ja teollisuudessa

FeSO ₄: n käytöstä reagenssina ja teollisuudessa on seuraavia:

-Analyyttinen reagenssi

- Raaka-aine ferriitin ja magneettisen rautaoksidin saamiseksi

-Ilmoinen epäorgaanisen sinisen pigmentin kehittämiseen

-Reagentti pelkistävä typpihappo, kloori ja kromi

-Muiden sulfaattien valmistuksessa

- Sitä käytetään galvanointikylpyissä, joissa on rauta

-Puu säilöntäaine

- Alumiinisyövytyksissä

-Nitraattien laadullinen analyysi (ruskeankeltainen testi hapettamalla Fe ²⁺)

-Kolymerointikatalyytti

- Sitä käytetään edeltäjänä muiden rautajen synteesille

- Sitä käytetään teollisesti tahran kiinnittimeksi

-Rautavärin valmistuksessa

-Härkeä villavärjäyksessä

- Annetaan vaahterapuulle hopeanvärinen

-Ironikatalyytti Fenton-reaktiossa

Lääketieteessä ja elintarvikkeiden väkevöinnissä

Sitä käytetään raudan puuteanemian hoidossa käyttämällä annoksena 150-300 mg rautasulfaattia kolme kertaa päivässä, mikä saa aikaan havaittavan hemoglobiinipitoisuuden nousun hoitoviikolla.

Sen käyttöä on suositeltu myös raskaana oleville naisille ruokavalion täydentämiseksi. Rautasulfaattia on käytetty supistavana aineena nautojen haavan paranemisessa.

toiset

Sitä käytetään jäteveden käsittelyssä flokkulaatiolla ja myös fosfaatin poistamiseksi näistä vesistä. Rautasulfaattiheptahydraattia käytetään sienityyppien tunnistamiseen.

Viitteet

1. CR Scientific. (SF). Rauta- sulfaatin laboratoriovalmiste. Palautettu osoitteesta: crsc Scientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Suolahydraattien kidekemiassa. III. Määrittämiseksi kiderakenteen FeSO ₄ 7H ₂ O (melanterite). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. Pubchem. (2019). Rautasulfaattiheptahydraatti. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19. joulukuuta 2014). Mikä on rautasulfaatti (feosoli)? Jokainen terveys. Palautettu sivustosta: everydayhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Rauta (II) sulfaatti. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org