IJZERSULFAAT (FESO4): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, SYNTHESE - CHEMIE - 2025

De ijzersulfaat een anorganisch zout met de chemische formule FeSO ₄ . Het bestaat uit een kristallijne vaste stof met een variabele kleur, industrieel verkregen als bijproduct van de staalverwerking.

Het wordt in de natuur in verschillende vormen aangetroffen, de meest voorkomende is het ferrosulfaat-heptahydraat, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("groen vitriool", aanwezig in het mineraal melenteriet). Dit hydraat is gemakkelijk te onderscheiden door de blauwgroene kleur van de kristallen (onderste afbeelding). Andere hydraten hebben de algemene formule FeSO ₄ · xH ₂ O, waarbij x varieert van 1 tot 7.

IJzersulfaatkristallen heptahydraat. Bron: Leiem

Ferrosulfaat-heptahydraat verliest bij verhitting watermoleculen en kan worden omgezet in andere vormen van ferrosulfaat; bij verhitting tot 57 ºC verliest het dus drie moleculen water en wordt het omgezet in ferrosulfaattetrahydraat. Hoeveel kunt u er in totaal verliezen? Zeven moleculen water, dat wil zeggen teveel water.

IJzersulfaat wordt gebruikt bij de behandeling en preventie van bloedarmoede door ijzertekort. Het kan echter giftige effecten hebben, dus u moet voorzichtig zijn met de dosering.

Aan de andere kant heeft dit ijzerzout talrijke toepassingen en toepassingen, waaronder het kleuren van textielmateriaal en leer; chemisch reductiemiddel; stralingsdosimeter; houtbeschermingsmiddel. Het wordt ook gebruikt bij het voorkomen van chlorose in planten en bij graveer- en lithografieprocessen.

FeSO ₄ kan in de lucht worden geoxideerd tot ijzer (III) sulfaat, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ met een snelheid die kan worden verhoogd door temperatuur, licht of een stijging van de pH.

Veel van de fysische en chemische eigenschappen van ferrosulfaat, zoals oplosbaarheid in water, smeltpunt, het soort kristallen dat het vormt en dichtheid, hangen af ​​van het aantal watermoleculen dat in de kristallen is opgenomen; dat wil zeggen, van zijn hydraten.

Structuur van ijzersulfaat

Structuur van FeSO4 · 7H2O. Bron: Smokefoot

De chemische formule FeSO ₄ benadrukt dat dit zout is samengesteld uit Fe ²⁺ en SO ₄ ^2- ionen in een verhouding van 1: 1. Beide ionen werken via elektrostatische krachten op een zodanige manier samen dat ze in een orthorhombisch kristalsysteem zijn gerangschikt; wat logischerwijs overeenkomt met het watervrije zout.

In de bovenste afbeelding daarentegen wordt de structuur van FeSO ₄ · 7H ₂ O getoond De oranje bol stelt het Fe ²⁺ kation voor , dat, zoals te zien is, coördineert met zes watermoleculen om een ​​octaëder te vormen. De Fe ^{2+ lading} trekt het SO ₄ ^2- anion aan , en dit vormt op zijn beurt, indien waargenomen, een waterstofbinding met het zevende watermolecuul.

Het zevende watermolecuul (degene die ver verwijderd is van de octaëder), vormt ook een andere waterstofbrug met een ander watermolecuul dat tot een naburige octaëder behoort. Het resultaat van deze interacties is dat het kristal verandert van orthorhombisch naar monoklien.

Naarmate de watervrije FeSO _4- kristallen hydrateren, worden de SO ₄ ^2- anionen rond Fe ²⁺ vervangen door H ₂ O- moleculen . Deze substituties verstoren de d-elektronen van ijzer, waardoor ze door verschillende niveaus van ijzer gaan. energieën; die verantwoordelijk zijn voor de kleurveranderingen van wit naar blauwachtig groen.

Zuurgraad

Sommige SO ₄ ^2- anionen kunnen geprotoneerd worden uit het zure medium. Als gevolg hiervan kunnen er in de FeSO ₄ · 7H ₂ O- kristallen H ₂ SO _4- moleculen zijn als de pH erg zuur is; en daarom kan het aanraken van deze prachtige kristallen onder dergelijke omstandigheden ernstige brandwonden veroorzaken.

Fysische en chemische eigenschappen

Namen

IJzersulfaat of ijzer (II) sulfaat

Moleculaire formule

-Watervrij ferrosulfaat (FeSO ₄ )

-Ferrosulfaat-heptahydraat (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Molecuulgewicht

Het varieert met de mate van hydratatie van het sulfaat. IJzersulfaat-heptahydraat heeft bijvoorbeeld een molecuulgewicht van 278,02 g / mol; terwijl de watervrije een molecuulgewicht heeft van 151,91 g / mol.

Fysiek uiterlijk

Het varieert ook met de mate van hydratatie. De watervrije vorm heeft bijvoorbeeld witte orthorhombische kristallen; terwijl in de heptahydro-vorm de kristallen monoklien blauw-groenachtig zijn.

Geur

Toilet

Dichtheid

Watervrij ferrosulfaat is het dichtste zoutvorm (3,65 g / cm ³ ). De heptahydraatvorm, daarentegen, is de minst dichte (1,895 g / cm ³ ).

Smeltpunt

Evenzo varieert dit afhankelijk van de mate van hydratatie. De watervrije vorm heeft een smeltpunt van 680 ° C (1856 ° F, 973 K) en de heptahydraatvorm 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Oplosbaarheid in water

-Monohydraatvorm: 44,69 g / 100 ml water (77 ºC)

-Heptahydraat vorm 51,35 g / 100 ml water (54 ºC).

Oplosbaarheid in alcohol

Onoplosbaar.

Dampdruk

1,95 kPa (heptahydraatvorm)

Brekingsindex

1.591 (monohydraat) en 1.471 (heptahydraat).

Stabiliteit

In de lucht kan het snel oxideren en wordt het bedekt met een geelbruine kleur, wat duidt op de aanwezigheid van het Fe ³⁺ -kation . De oxidatiesnelheid wordt verhoogd door toevoeging van alkali of door blootstelling aan licht.

Ontleding

Bij verhitting tot ontbinding geeft het giftige dampen van zwaveldioxide en zwaveltrioxide af, waarbij een roodachtig ijzeroxide als residu achterblijft.

Reacties

Het is een reductiemiddel dat inwerkt op salpeterzuur en het reduceert tot stikstofmonoxide. Evenzo reduceert het chloor tot chloride, en de giftige vormen van chroom die in cement aanwezig zijn tot chroom (III), zijn minder giftig.

Synthese

Van staalwol

Ferrosulfaat wordt geproduceerd door staal (Fe) te laten reageren met zwavelzuur. Bij de beschreven methode wordt de volgende procedure gevolgd: het staal wordt gebruikt in de vorm van staalwol, dat vooraf is ontvet met aceton.

Vervolgens wordt de staalwol in een glazen beker geplaatst en volledig bedekt met 30-40% zwavelzuur, waardoor zuurvertering gedurende enkele uren kan plaatsvinden; totdat de staalwol verdwijnt. Er kan meer staalwol worden toegevoegd en de procedure kan meerdere keren worden herhaald.

Eventueel gevormde groene kristallen worden opnieuw opgelost met water dat met zwavelzuur tot pH 1-2 is aangezuurd. Deze oplossing wordt op filtreerpapier gefiltreerd en de pH wordt aangepast door natriumcarbonaat toe te voegen. De oplossing wordt bewaard om het contact met zuurstof te vermijden en zo de oxidatie van Fe ²⁺ tot Fe ^{3+ te} ontmoedigen

Vervolgens wordt het filtraat verdampt bij een temperatuur tussen 80-90 ºC. De procedure wordt uitgevoerd in Pietri-capsules die op een verwarmingsplaat worden geplaatst. Vervolgens worden de gevormde groene kristallen verzameld, die naar een exsiccator kunnen worden gebracht om hun uitdroging te voltooien.

Van pyriet

IJzersulfaat wordt ook geproduceerd door oxidatie van pyriet (FeS ₂ ).

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

Risico's

Inademing van FeSO ₄ veroorzaakt irritatie aan neus, keel en longen. Als u lichamelijk contact heeft met dit zout, kan dit huid- en oogirritatie veroorzaken; bovendien kan langdurig contact met de laatste een bruinachtige vlek en oogletsel veroorzaken.

Herhaalde inname kan misselijkheid, braken, maagpijn, obstipatie en onregelmatige stoelgang veroorzaken.

Tekenen van ferrosulfaatvergiftiging zijn onder meer: ​​zwarte of bloederige ontlasting; blauwachtige huid en nagels; veranderingen in het volume van de uitgescheiden urine; flauwvallen; droge mond of ogen; pijn op de borst; eten; ademhalingsproblemen

Bovendien kunnen snelle en onregelmatige hartslag, verhoogde dorst en honger, ongebruikelijke bleekheid en kortademigheid optreden.

Veranderde coagulatie is een indicatie van ferrosulfaatvergiftiging, waarbij verlenging van trombine-, protrombine- en partiële tromboplastinetijden wordt waargenomen.

Studies uitgevoerd naar het effect van ferrosulfaat op geïsoleerde spieren van het hart van konijnen, lieten zien dat het een vermindering veroorzaakte van de maximale spanning ontwikkeld door de bestudeerde hartspieren, evenals de maximale snelheid van spanningsontwikkeling.

Toepassingen

In de landbouw

-Het wordt gebruikt als pesticide om het snuifje tarwe en de ontbinding van fruitbomen te bestrijden.

-Het wordt gebruikt bij de behandeling van chlorose, een ziekte die wordt gekenmerkt door de gelige kleur van de bladeren, veroorzaakt door de alkaliteit van de bodems.

-Ferrosulfaat regelt de alkaliteit en verlaagt de pH van de bodem.

- Verwijdert mos en verzorgt het gazon.

Als reagens en in de industrie

Onder de toepassingen van FeSO ₄ als reagens en in de industrie zijn er de volgende:

-Analytisch reagens

- Grondstof voor het verkrijgen van ferriet en magnetisch ijzeroxide

-Ingrediënt voor de uitwerking van het anorganische blauwe pigment

-Reagens dat salpeterzuur, chloor en chroom vermindert

-Bij de vervaardiging van andere sulfaten

-Het wordt gebruikt in galvanische baden met ijzer

-Hout conserveermiddel

-In aluminium etsen

- Kwalitatieve analyse van nitraten (bruingele test door oxidatie van Fe ²⁺ )

-Colymerisatiekatalysator

-Het wordt gebruikt als een voorloper van de synthese van andere ijzers

-Het wordt industrieel gebruikt als vlekverbeteraar

-Bij de vervaardiging van ijzerkleurstof

- Geschikt voor wolvlekken

-Om esdoornhout een zilveren kleur te geven

-IJzerkatalysator in de Fenton-reactie

In de geneeskunde en voor voedselverrijking

Het wordt gebruikt bij de behandeling van bloedarmoede door ijzertekort, met een dosis van 150-300 mg ijzersulfaat, driemaal daags, wat een merkbare toename van de hemoglobineconcentratie in een week behandeling veroorzaakt.

Het gebruik ervan wordt ook aanbevolen bij zwangere vrouwen als aanvulling op hun dieet. Ferrosulfaat is gebruikt als samentrekkend middel bij wondgenezing bij runderen.

Anderen

Het wordt gebruikt bij de behandeling van afvalwater door flocculatie en ook voor het verwijderen van fosfaat uit deze wateren. Ferrosulfaat-heptahydraat wordt gebruikt bij de identificatie van de soorten schimmels.

Referenties

1. CR Scientific. (sf). Laboratoriumbereiding van ferrosulfaat. Hersteld van: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Over de kristalchemie van zouthydraten. III. De bepaling van de kristalstructuur van FeSO ₄ .7H ₂ O (melanteriet). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). IJzersulfaat-heptahydraat. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19 december 2014). Wat is ijzersulfaat (Feosol)? Elke gezondheid. Hersteld van: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). IJzer (II) sulfaat. Hersteld van: en.wikipedia.org