BESI SULFAT (KHAS4): STRUKTUR, SIFAT, SINTESIS - KIMIA - 2026

The besi sulfat adalah garam bukan organik mempunyai yang formula kimia FeSO ₄ . Ia terdiri daripada pepejal kristal warna berubah, yang diperoleh secara industri sebagai produk sampingan dari pemprosesan keluli.

Ia dijumpai di alam dalam bentuk yang berbeza, yang paling umum adalah heptahidrat sulfat besi, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("vitriol hijau", terdapat dalam melenterit mineral). Hidrat ini mudah dibezakan dengan warna hijau kebiruan kristalnya (gambar bawah). Hidrat lain mempunyai formula umum FeSO ₄ · xH ₂ O, di mana x berbeza dari 1 hingga 7.

Kristal sulfat besi heptahidrat. Sumber: Leiem

Ferrat sulfat heptahidrat kehilangan molekul air semasa pemanasan dan boleh berubah menjadi bentuk ferus sulfat lain; oleh itu, apabila dipanaskan hingga 57 ºC, ia kehilangan tiga molekul air dan diubah menjadi tetrahidrat sulfat besi. Berapakah jumlah yang anda boleh kehilangan? Tujuh molekul air, iaitu terlalu banyak air.

Ferrous sulfate digunakan dalam rawatan dan pencegahan anemia kekurangan zat besi. Walau bagaimanapun, ia boleh memberi kesan toksik, jadi anda harus berhati-hati dalam dosnya.

Sebaliknya, garam besi ini mempunyai banyak kegunaan dan aplikasi yang merangkumi pewarnaan bahan tekstil dan kulit; agen pengurangan bahan kimia; dosimeter sinaran; agen pengawet kayu. Ia juga digunakan dalam pencegahan klorosis pada tanaman, dan dalam proses ukiran dan litografi.

FeSO ₄ dapat dioksidasi di udara menjadi besi (III) sulfat, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ pada tingkat yang dapat ditingkatkan dengan suhu, cahaya, atau kenaikan pH.

Sebilangan besar sifat fizikal dan kimia sulfat besi, seperti kelarutan dalam air, takat lebur, jenis kristal yang terbentuknya, dan ketumpatannya, bergantung pada bilangan molekul air yang dimasukkan dalam kristal; iaitu hidratnya.

Struktur besi sulfat

Struktur FeSO4 · 7H2O. Sumber: Smokefoot

Formula kimia FeSO ₄ menunjukkan bahawa garam ini terdiri daripada ^ion Fe ²⁺ dan SO ₄ ² dalam nisbah 1: 1. Kedua-dua ion berinteraksi melalui daya elektrostatik sedemikian rupa sehingga disusun dalam sistem kristal ortorhombik; yang, secara logik, sepadan dengan garam anhidrat.

Di gambar atas, sebaliknya, struktur FeSO ₄ · 7H ₂ O ditunjukkan. Sfera oren mewakili kation Fe ²⁺ , yang, seperti yang dapat dilihat, berkoordinasi dengan enam molekul air untuk membentuk oktahedron. ^Muatan Fe ²⁺ menarik anion SO ₄ ² , dan ini, jika diperhatikan, membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air ketujuh.

Molekul air ketujuh (satu yang jauh dari oktahedron), juga membentuk jambatan hidrogen yang lain dengan molekul air lain milik oktahedron yang berdekatan. Hasil interaksi ini adalah bahawa kristal berubah dari menjadi orthorhombic menjadi monoclinic.

Sebagai anhydrous FeSO ₄ kristal hidrat, SO ₄ ^2- anion sekitar Fe ²⁺ digantikan dengan H ₂ O molekul . Ini penggantian mengganggu d elektron daripada besi, memaksa mereka untuk lulus melalui tahap yang berbeza tenaga; yang bertanggungjawab untuk perubahan warna dari putih menjadi hijau kebiruan.

Keasidan

Sebilangan anion SO ₄ ^2- dapat dilindungi dari medium berasid. Akibatnya, di dalam kristal FeSO ₄ · 7H ₂ O mungkin terdapat molekul H ₂ SO ₄ jika pH sangat berasid; dan oleh itu, menyentuh kristal indah ini dalam keadaan sedemikian boleh menyebabkan luka bakar yang serius.

Sifat fizikal dan kimia

Nama-nama

Ferrat sulfat atau besi (II) sulfat

Formula molekul

-Anhydrous ferrous sulfate (FeSO ₄ )

-Heptahidrat sulfat ferus (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Berat molekul

Ia berbeza dengan tahap penghidratan sulfat. Contohnya, besi sulfat heptahidrat mempunyai berat molekul 278.02 g / mol; sementara yang anhidrat mempunyai berat molekul 151.91 g / mol.

Penampilan fizikal

Ia juga berbeza dengan tahap penghidratan. Sebagai contoh, bentuk anhidrat mempunyai kristal ortorhombik putih; sedangkan dalam bentuk heptahid, kristal berwarna biru kehijauan monoklinik.

Bau

Tandas

Ketumpatan

Anhydrous ferrous sulfate adalah bentuk garam paling padat (3.65 g / cm ³ ). Sebaliknya, bentuk heptahidrat adalah yang paling padat (1.895 g / cm ³ ).

Takat lebur

Begitu juga, ini berbeza bergantung pada tahap penghidratan. Bentuk anhidrat mempunyai takat lebur 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) dan bentuk heptahidrat, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Keterlarutan air

-Bentuk monohidrat: 44.69 g / 100 ml air (77 ºC)

-Heptahidrat membentuk 51.35 g / 100 ml air (54 ºC).

Kelarutan dalam alkohol

Tidak larut.

Tekanan wap

1.95 kPa (bentuk heptahidrat)

Indeks biasan

1,591 (monohidrat) dan 1,471 (heptahidrat).

Kestabilan

Di udara ia dapat mengoksidasi dengan cepat dan ditutup dengan warna kuning-coklat, yang menunjukkan adanya kation Fe ³⁺ . Kadar pengoksidaan meningkat dengan penambahan alkali atau dengan pendedahan cahaya.

Penguraian

Apabila dipanaskan untuk penguraian, ia mengeluarkan asap toksik sulfur dioksida dan sulfur trioksida, meninggalkan oksida besi kemerahan sebagai residu.

Reaksi

Ia adalah agen pengurangan yang bertindak pada asid nitrat yang mengurangkannya menjadi nitrogen monoksida. Begitu juga, ia mengurangkan klorin menjadi klorida, dan bentuk toksik kromium yang terdapat dalam simen kepada kromium (III), kurang toksisitas.

Sintesis

Dari bulu keluli

Ferrous sulfate dihasilkan dengan bertindak balas baja (Fe) dengan asid sulfurik. Dalam kaedah yang dijelaskan, prosedur berikut diikuti: baja digunakan dalam bentuk bulu keluli, yang sebelumnya dilenyapkan dengan aseton.

Bulu keluli kemudian diletakkan di dalam gelas kaca dan dilapisi sepenuhnya dengan asid sulfurik 30-40%, yang membolehkan pencernaan asid berlaku selama beberapa jam; sehingga bulu keluli hilang. Lebih banyak bulu keluli boleh ditambah dan prosedur diulang beberapa kali.

Kristal hijau yang mungkin terbentuk dilarutkan semula menggunakan air yang diasamkan hingga pH 1-2 dengan asid sulfurik. Penyelesaian ini disaring pada kertas turas, dan pH diselaraskan dengan menambahkan natrium karbonat. Penyelesaiannya disimpan, untuk mengelakkannya bersentuhan dengan oksigen, dan dengan itu mencegah pengoksidaan Fe ²⁺ ke Fe ³⁺

Selepas itu, filtrat mengalami penyejatan pada suhu antara 80-90 ºC. Prosedur ini dilakukan dalam kapsul Pietri yang diletakkan di atas plat pemanasan. Kemudian, kristal hijau yang terbentuk dikumpulkan, yang boleh dibawa ke pengering untuk menyelesaikan penyahhidratannya.

Dari pirit

Ferrous sulfate juga dihasilkan oleh pengoksidaan pirit (FeS ₂ ).

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

Risiko

Penyedutan FeSO ₄ menyebabkan kerengsaan pada hidung, tekak dan paru-paru. Sekiranya anda mempunyai hubungan fizikal dengan garam ini, ia boleh menyebabkan kerengsaan kulit dan mata; sebagai tambahan, hubungan yang berpanjangan dengan yang terakhir boleh menyebabkan noda kecoklatan dan kerosakan mata.

Pengambilan berulang kali boleh menyebabkan mual, muntah, sakit perut, sembelit, dan pergerakan usus yang tidak teratur.

Tanda-tanda keracunan sulfat besi termasuk: najis hitam atau berdarah; kulit dan kuku kebiruan; perubahan dalam jumlah air kencing yang dikeluarkan; pengsan; mulut atau mata kering; sakit dada; makan; gangguan pernafasan

Selain itu, degupan jantung yang cepat dan tidak teratur, peningkatan dahaga dan kelaparan, pucat yang luar biasa, dan sesak nafas mungkin berlaku.

Perubahan pembekuan adalah petunjuk keracunan besi sulfat, dengan pemanjangan masa trombin, prothrombin, dan sebahagian tromboplastin.

Kajian yang dilakukan terhadap kesan ferus sulfat pada otot jantung arnab yang terpencil, memungkinkan untuk memerhatikan bahawa ia menghasilkan penurunan ketegangan maksimum yang dikembangkan oleh otot jantung yang dikaji, serta kelajuan maksimum pengembangan ketegangan.

Permohonan

Dalam bidang pertanian

-Ia digunakan sebagai racun perosak untuk mengawal secubit gandum dan penguraian pokok buah-buahan.

-Ia digunakan dalam rawatan klorosis, penyakit yang dicirikan oleh warna kekuningan daun, disebabkan oleh alkalinitas tanah.

-Serat sulfat mengawal kealkalian, menurunkan pH tanah.

- Menghilangkan lumut dan menyusun rumput.

Sebagai reagen dan dalam industri

Antara kegunaan FeSO ₄ sebagai reagen dan dalam industri ada yang berikut:

- Reagen analitik

-Bahan mentah untuk memperoleh ferit dan besi oksida magnetik

-Bahan untuk penjelasan pigmen biru bukan organik

-Ragen mengurangkan asid nitrik, klorin dan kromium

-Dalam pembuatan sulfat lain

-Ia digunakan dalam mandi penyaduran dengan besi

-Pengawet kayu

-Dalam ukiran aluminium

- Analisis kualitatif nitrat (ujian kuning coklat dengan pengoksidaan Fe ²⁺ )

-Memangkin polimerisasi

-Ia digunakan sebagai pendahulu kepada sintesis besi lain

-Ia digunakan secara industri sebagai penyekat noda

-Dalam pembuatan pewarna besi

-Murid dalam pewarnaan bulu

-Untuk memberikan kayu maple warna perak

-Katalis besi dalam tindak balas Fenton

Dalam bidang perubatan dan pengukuhan makanan

Ia digunakan dalam perawatan anemia kekurangan zat besi, dengan menggunakan dosis 150-300 mg besi sulfat, tiga kali sehari, yang menghasilkan peningkatan kepekatan hemoglobin yang dapat dilihat dalam seminggu rawatan.

Penggunaannya juga disarankan pada wanita hamil sebagai makanan tambahan untuk diet mereka. Ferrous sulfate telah digunakan sebagai astringen dalam penyembuhan luka pada ternak.

Yang lain

Ia digunakan dalam pengolahan air limbah dengan pengiraan dan juga penghapusan fosfat dari perairan ini. Heptahidrat sulfat besi digunakan dalam mengenal pasti jenis kulat.

Rujukan

1. CR Ilmiah. (sf). Penyediaan makmal sulfat besi. Dipulihkan dari: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Pada kimia kristal garam hidrat. III. Penentuan struktur kristal FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterite). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Heptahidrat sulfat ferus. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Menanda Lynn. (19 Disember 2014). Apa itu Ferrous Sulfate (Feosol)? Setiap Kesihatan. Dipulihkan dari: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Besi (II) sulfat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org