EISENSULFAT (FESO4): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, SYNTHESE - CHEMIE - 2025

Das Eisensulfat ist ein anorganisches Salz mit der chemischen Formel FeSO ₄ . Es besteht aus einem kristallinen Feststoff mit variabler Farbe, der industriell als Nebenprodukt der Stahlverarbeitung anfällt.

Es kommt in der Natur in verschiedenen Formen vor, am häufigsten ist das Eisensulfatheptahydrat FeSO ₄ · 7H ₂ O ("grünes Vitriol", das im Mineral Melenterit enthalten ist). Dieses Hydrat ist leicht an der bläulich-grünen Farbe seiner Kristalle zu erkennen (unteres Bild). Andere Hydrate haben die allgemeine Formel FeSO ₄ · xH ₂ O, wobei x von 1 bis 7 variiert.

Eisensulfatkristalle Heptahydrat. Quelle: Leiem

Eisensulfat-Heptahydrat verliert beim Erhitzen Wassermoleküle und kann in andere Formen von Eisensulfat umgewandelt werden. Wenn es auf 57 ° C erhitzt wird, verliert es drei Wassermoleküle und wird in Eisensulfat-Tetrahydrat umgewandelt. Wie viele können Sie insgesamt verlieren? Sieben Wassermoleküle, also zu viel Wasser.

Eisensulfat wird zur Behandlung und Vorbeugung von Eisenmangelanämie eingesetzt. Es kann jedoch toxische Wirkungen haben, daher müssen Sie bei der Dosierung vorsichtig sein.

Andererseits hat dieses Eisensalz zahlreiche Verwendungen und Anwendungen, einschließlich der Färbung von Textilmaterial und Leder; chemisches Reduktionsmittel; Strahlungsdosimeter; Holzschutzmittel. Es wird auch zur Vorbeugung von Chlorose in Pflanzen sowie bei Gravur- und Lithographieprozessen eingesetzt.

FeSO ₄ kann in Luft zu Eisen (III) sulfat, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ mit einer Geschwindigkeit oxidiert werden, die durch Temperatur, Licht oder einen Anstieg des pH-Werts erhöht werden kann.

Viele der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Eisensulfat, wie die Löslichkeit in Wasser, der Schmelzpunkt, die Art der gebildeten Kristalle und die Dichte, hängen von der Anzahl der in die Kristalle eingebauten Wassermoleküle ab. das heißt, von seinen Hydraten.

Struktur von Eisensulfat

Struktur von FeSO4 · 7H2O. Quelle: Rauchfuß

Die chemische Formel FeSO ₄ zeigt, dass dieses Salz aus Fe ^{2+ -} und SO ₄ ^2- -Ionen im Verhältnis 1: 1 besteht. Beide Ionen interagieren durch elektrostatische Kräfte so, dass sie in einem orthorhombischen Kristallsystem angeordnet sind; was logischerweise dem wasserfreien Salz entspricht.

Im oberen Bild ist dagegen die Struktur von FeSO ₄ · 7H ₂ O dargestellt. Die orangefarbene Kugel stellt das Fe ²⁺ -Kation dar , das, wie zu sehen ist, mit sechs Wassermolekülen zu einem Oktaeder koordiniert. Die Fe ^{2+ -Ladung} zieht das SO ₄ ² -Anion an , das wiederum, wenn es beobachtet wird, eine Wasserstoffbrücke mit dem siebten Wassermolekül bildet.

Das siebte Wassermolekül (das vom Oktaeder entfernte) bildet ebenfalls eine weitere Wasserstoffbrücke mit einem anderen Wassermolekül, das zu einem benachbarten Oktaeder gehört. Das Ergebnis dieser Wechselwirkungen ist, dass sich der Kristall von orthorhombisch zu monoklin ändert.

Während die Kristalle des wasserfreien FeSO ₄ -Hydrats die SO ₄ ² -Anionen um Fe ²⁺ herum durch H ₂ O- Moleküle ersetzt werden, stören diese Substitutionen die d-Elektronen des Eisens und zwingen sie, verschiedene Niveaus von zu passieren Energien; die für den Farbwechsel von weiß nach bläulichgrün verantwortlich sind.

Säure

Einige SO ₄ ² -Anionen können aus dem sauren Medium protoniert werden. Infolgedessen können sich in den FeSO ₄ · 7H ₂ O- Kristallen H ₂ SO ₄ -Moleküle befinden, wenn der pH-Wert sehr sauer ist; und daher kann das Berühren dieser schönen Kristalle unter solchen Bedingungen schwere Verbrennungen verursachen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Namen

Eisensulfat oder Eisen (II) sulfat

Molekularformel

- Wasserfreies Eisensulfat (FeSO ₄ )

-Ferrous sulfat - Heptahydrat (FeSO ₄ · 7H ₂ O)

Molekulargewicht

Sie variiert mit dem Hydratationsgrad des Sulfats. Beispielsweise hat Eisensulfatheptahydrat ein Molekulargewicht von 278,02 g / mol; während das wasserfreie ein Molekulargewicht von 151,91 g / mol hat.

Aussehen

Es variiert auch mit dem Hydratationsgrad. Zum Beispiel hat die wasserfreie Form weiße orthorhombische Kristalle; Während in der Siebenwasserform die Kristalle monoklin blaugrünlich sind.

Geruch

Toilette

Dichte

Wasserfreies Eisensulfat ist die dichteste Salzform (3,65 g / cm ³ ). Die Heptahydratform ist dagegen am wenigsten dicht (1,895 g / cm ³ ).

Schmelzpunkt

Ebenso variiert dies je nach Hydratationsgrad. Die wasserfreie Form hat einen Schmelzpunkt von 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) und die Heptahydratform 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Wasserlöslichkeit

-Monohydratform: 44,69 g / 100 ml Wasser (77 ºC)

-Heptahydrat bildet 51,35 g / 100 ml Wasser (54 ºC).

Löslichkeit in Alkohol

Unlöslich.

Dampfdruck

1,95 kPa (Heptahydratform)

Brechungsindex

1.591 (Monohydrat) und 1.471 (Heptahydrat).

Stabilität

In Luft kann es schnell oxidieren und wird mit einer gelbbraunen Farbe bedeckt, was auf das Vorhandensein des Fe ³⁺ -Kations hinweist . Die Oxidationsrate wird durch Zugabe von Alkali oder durch Belichtung erhöht.

Zersetzung

Beim Erhitzen zur Zersetzung entstehen giftige Dämpfe von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, wobei ein rötliches Eisenoxid als Rückstand zurückbleibt.

Reaktionen

Es ist ein Reduktionsmittel, das auf Salpetersäure wirkt und diese zu Stickstoffmonoxid reduziert. Ebenso reduziert es Chlor zu Chlorid und die toxischen Formen von Chrom, die in Zement zu Chrom (III) vorhanden sind, von geringerer Toxizität.

Synthese

Aus Stahlwolle

Eisensulfat wird durch Umsetzen von Stahl (Fe) mit Schwefelsäure hergestellt. Bei dem beschriebenen Verfahren wird das folgende Verfahren angewendet: Der Stahl wird in Form von Stahlwolle verwendet, die zuvor mit Aceton entfettet wurde.

Als nächstes wird die Stahlwolle in ein Becherglas gegeben und vollständig mit 30-40% iger Schwefelsäure bedeckt, so dass der Säureaufschluss mehrere Stunden lang stattfinden kann; bis die Stahlwolle verschwindet. Es kann mehr Stahlwolle hinzugefügt und der Vorgang mehrmals wiederholt werden.

Möglicherweise gebildete grüne Kristalle werden unter Verwendung von mit Schwefelsäure auf pH 1-2 angesäuertem Wasser wieder gelöst. Diese Lösung wird auf Filterpapier filtriert und der pH-Wert durch Zugabe von Natriumcarbonat eingestellt. Die Lösung wird gelagert, um den Kontakt mit Sauerstoff zu vermeiden und so die Oxidation von Fe ²⁺ zu Fe ^{3+ zu verhindern}

Anschließend wird das Filtrat bei einer Temperatur zwischen 80 und 90 ° C eingedampft. Das Verfahren wird in Pietri-Kapseln durchgeführt, die auf einer Heizplatte platziert sind. Dann werden die gebildeten grünen Kristalle gesammelt, die zu einem Exsikkator gebracht werden können, um ihre Dehydratisierung zu vervollständigen.

Aus Pyrit

Eisensulfat wird auch durch Oxidation von Pyrit (FeS ₂ ) hergestellt.

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

Risiken

Das Einatmen von FeSO ₄ führt zu Reizungen von Nase, Rachen und Lunge. Wenn Sie physischen Kontakt mit diesem Salz haben, kann dies zu Haut- und Augenreizungen führen. Darüber hinaus kann ein längerer Kontakt mit letzterem einen bräunlichen Fleck und Augenschäden verursachen.

Wiederholte Einnahme kann Übelkeit, Erbrechen, Magenschmerzen, Verstopfung und unregelmäßigen Stuhlgang verursachen.

Anzeichen einer Eisensulfatvergiftung sind: schwarzer oder blutiger Stuhl; bläuliche Haut und Nägel; Veränderungen des ausgeschiedenen Urinvolumens; Ohnmacht; trockener Mund oder trockene Augen; Brustschmerzen; Essen; Atemstörung

Darüber hinaus können schneller und unregelmäßiger Herzschlag, erhöhter Durst und Hunger, ungewöhnliche Blässe und Atemnot auftreten.

Eine veränderte Koagulation ist ein Hinweis auf eine Eisen (II) -sulfatvergiftung, wobei eine Verlängerung der Thrombin-, Prothrombin- und partiellen Thromboplastinzeit beobachtet wird.

In Studien zur Wirkung von Eisensulfat auf isolierte Muskeln des Herzens von Kaninchen konnte festgestellt werden, dass es zu einer Verringerung der von den untersuchten Herzmuskeln entwickelten maximalen Spannung sowie der maximalen Geschwindigkeit der Spannungsentwicklung führte.

Anwendungen

In der Landwirtschaft

-Es wird als Pestizid verwendet, um die Prise Weizen und die Zersetzung von Obstbäumen zu kontrollieren.

-Es wird zur Behandlung von Chlorose verwendet, einer Krankheit, die durch die gelbliche Farbe der Blätter gekennzeichnet ist, die durch die Alkalität der Böden verursacht wird.

-Ferrensulfat kontrolliert die Alkalität und senkt den pH-Wert der Böden.

- Beseitigt Moos und pflegt den Rasen.

Als Reagenz und in der Industrie

Unter den Verwendungen von FeSO ₄ als Reagenz und in der Industrie gibt es Folgendes:

-Analytisches Reagenz

-Raw Material zur Gewinnung von Ferrit und magnetischem Eisenoxid

-Inhaltsstoff für die Herstellung des anorganischen blauen Pigments

-Reagenz reduziert Salpetersäure, Chlor und Chrom

-In der Herstellung anderer Sulfate

-Es wird in Galvanikbädern mit Eisen verwendet

-Holzkonservierungsmittel

-In Aluminiumradierungen

-Qualitative Analyse von Nitraten (braun-gelber Test durch Oxidation von Fe ²⁺ )

-Colymerisationskatalysator

-Es wird als Vorstufe für die Synthese anderer Eisen verwendet

-Es wird industriell als Fleckenfixierer verwendet

-In der Herstellung von Eisenfarbstoff

-Mordient bei Wollfärbung

-Um Ahornholz eine silberne Farbe zu geben

-Ionen-Katalysator in der Fenton-Reaktion

In der Medizin und zur Anreicherung von Lebensmitteln

Es wird zur Behandlung von Eisenmangelanämie unter Verwendung einer Dosis von 150-300 mg Eisensulfat dreimal täglich verwendet, was zu einer spürbaren Erhöhung der Hämoglobinkonzentration in einer Behandlungswoche führt.

Die Anwendung wurde auch bei schwangeren Frauen als Ergänzung zu ihrer Ernährung empfohlen. Eisensulfat wurde als Adstringens bei der Wundheilung bei Rindern verwendet.

Andere

Es wird zur Behandlung von Abwasser durch Flockung und auch zur Beseitigung von Phosphat aus diesen Wässern verwendet. Eisensulfat-Heptahydrat wird zur Identifizierung der Pilzarten verwendet.

Verweise

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2. Werner H. Baur. (1964). Zur Kristallchemie von Salzhydraten. III. Die Bestimmung der Kristallstruktur von FeSO ₄ .7H ₂ O (Melanterit). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
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