เหล็กซัลเฟต (FESO4): โครงสร้างคุณสมบัติการสังเคราะห์ - เคมี - 2026

ซัลเฟตเหล็กเป็นเกลือนินทรีย์มี สูตรทางเคมี Feso 4 ประกอบด้วยผลึกของแข็งที่มีสีแปรผันซึ่งได้มาจากอุตสาหกรรมเป็นผลพลอยได้จากการแปรรูปเหล็ก

พบในธรรมชาติในรูปแบบที่แตกต่างกันโดยทั่วไป ได้แก่ เฟอรัสซัลเฟตเฮปตาไฮเดรต FeSO ₄ · 7H ₂ O ("กรดกำมะถันสีเขียว" มีอยู่ในแร่เมเลนเทอไรต์) ไฮเดรตนี้สามารถแยกแยะได้อย่างง่ายดายด้วยสีเขียวอมฟ้าของคริสตัล (ภาพล่าง) ไฮเดรตอื่น ๆ มีสูตรทั่วไป FeSO ₄ · xH ₂ O โดยที่ x แตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 ถึง 7

ผลึกเหล็กซัลเฟต heptahydrate ที่มา: Leiem

เฟอร์รัสซัลเฟตเฮปตาไฮเดรตสูญเสียโมเลกุลของน้ำเมื่อให้ความร้อนและสามารถเปลี่ยนเป็นเฟอร์รัสซัลเฟตในรูปแบบอื่นได้ ดังนั้นเมื่อได้รับความร้อนถึง 57 ºCจะสูญเสียน้ำไปสามโมเลกุลและเปลี่ยนเป็นเฟอรัสซัลเฟตเตตระไฮเดรต คุณสามารถเสียได้ทั้งหมดกี่เท่า? น้ำเจ็ดโมเลกุลนั่นคือน้ำมากเกินไป

เฟอร์รัสซัลเฟตใช้ในการรักษาและป้องกันโรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก อย่างไรก็ตามอาจมีผลเป็นพิษดังนั้นคุณต้องระมัดระวังในการใช้ยา

ในทางกลับกันเกลือเหล็กนี้มีประโยชน์และการใช้งานมากมายซึ่งรวมถึงการทำสีของวัสดุสิ่งทอและหนัง สารลดสารเคมี เครื่องวัดปริมาณรังสี สารกันบูดไม้ นอกจากนี้ยังใช้ในการป้องกันคลอโรซิสในพืชและในกระบวนการแกะสลักและการพิมพ์หิน

FeSO ₄สามารถออกซิไดซ์ในอากาศเป็นเหล็ก (III) ซัลเฟต, Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ในอัตราที่สามารถเพิ่มขึ้นได้ตามอุณหภูมิแสงหรือ pH ที่เพิ่มขึ้น

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีหลายประการของเฟอร์รัสซัลเฟตเช่นความสามารถในการละลายในน้ำจุดหลอมเหลวชนิดของผลึกที่ก่อตัวขึ้นและความหนาแน่นขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลของน้ำที่รวมอยู่ในผลึก กล่าวคือจากความชุ่มชื้นของมัน

โครงสร้างของเหล็กซัลเฟต

โครงสร้างของ FeSO4 · 7H2O ที่มา: Smokefoot

สูตรทางเคมี FeSO ₄เน้นว่าเกลือนี้ประกอบด้วย Fe ²⁺และ SO ₄ ^2-ไอออนในอัตราส่วน 1: 1 ไอออนทั้งสองมีปฏิกิริยากับแรงไฟฟ้าสถิตในลักษณะที่จัดเรียงในระบบคริสตัลออร์โธร์มอบิก ซึ่งตามเหตุผลแล้วสอดคล้องกับเกลือปราศจากน้ำ

ในภาพบนในทางกลับกันโครงสร้างของ FeSO ₄ · 7H ₂ O จะปรากฏขึ้นทรงกลมสีส้มแสดงถึงไอออนบวก Fe ²⁺ซึ่งเท่าที่เห็นจะประสานกับโมเลกุลของน้ำหกโมเลกุลเพื่อสร้างรูปแปดเหลี่ยม ^{ประจุ} Fe ²⁺จะดึงดูด SO ₄ ^2-ไอออนและถ้าสังเกตได้จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำที่เจ็ด

โมเลกุลของน้ำลำดับที่ 7 (อันที่อยู่ห่างจากรูปแปดหน้า) ยังสร้างสะพานไฮโดรเจนอีกอันโดยมีโมเลกุลของน้ำอีกโมเลกุลหนึ่งซึ่งอยู่ในรูปแปดเหลี่ยมใกล้เคียง ผลของปฏิสัมพันธ์เหล่านี้คือการที่คริสตัลเปลี่ยนจากการเป็นออร์โธรพิกเป็นโมโนคลินิก

ในฐานะที่เป็นผลึกของไฮเดรตที่ไม่มีFeSO ₄ไอออน SO ₄ ^2-รอบ ๆ Fe ²⁺จะถูกแทนที่ด้วยโมเลกุล H ₂ O การแทนที่เหล่านี้จะรบกวน d อิเล็กตรอนของเหล็กทำให้พวกมันผ่านระดับต่างๆของ พลังงาน; ซึ่งมีหน้าที่ทำให้สีเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีเขียวอมฟ้า

ความเป็นกรด

SO ₄ ^2-แอนไอออนบางตัวสามารถถูกโปรตอนจากตัวกลางที่เป็นกรด ด้วยเหตุนี้ภายในผลึก FeSO ₄ · 7H ₂ O อาจมีโมเลกุล H ₂ SO ₄ถ้า pH เป็นกรดมาก ดังนั้นการสัมผัสคริสตัลที่สวยงามเหล่านี้ในสภาพเช่นนี้อาจทำให้เกิดการไหม้อย่างรุนแรง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ชื่อ

เฟอร์รัสซัลเฟตหรือเหล็ก (II) ซัลเฟต

สูตรโมเลกุล

- เฟอรัสซัลเฟตที่ปราศจากน้ำ (FeSO ₄ )

- เฮปตาไฮเดรตเฟอร์รัสซัลเฟต (FeSO ₄ .7H ₂ O)

น้ำหนักโมเลกุล

แตกต่างกันไปตามระดับความชุ่มชื้นของซัลเฟต ตัวอย่างเช่นเหล็กซัลเฟตเฮปตาไฮเดรตมีน้ำหนักโมเลกุล 278.02 กรัม / โมล ในขณะที่อันที่ปราศจากน้ำมีน้ำหนักโมเลกุล 151.91 กรัม / โมล

ลักษณะทางกายภาพ

นอกจากนี้ยังแตกต่างกันไปตามระดับความชุ่มชื้น ตัวอย่างเช่นรูปแบบที่ไม่มีน้ำจะมีผลึกออร์โธร์โมบิกสีขาว ในขณะที่ในรูปแบบ heptahydrous นั้นผลึกจะมีสีเขียวอมฟ้าแบบ monoclinic

กลิ่น

ห้องน้ำ

ความหนาแน่น

เฟอร์รัสซัลเฟตที่ปราศจากน้ำเป็นรูปแบบเกลือที่หนาแน่นที่สุด (3.65 g / cm ³ ) ในทางกลับกันรูปแบบ heptahydrate มีความหนาแน่นน้อยที่สุด (1.895 g / cm ³ )

จุดหลอมเหลว

ในทำนองเดียวกันสิ่งนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับความชุ่มชื้น รูปแบบปราศจากน้ำมีจุดหลอมเหลว 680 ° C (1,856 ° F, 973 K) และรูปแบบเฮปตาไฮเดรต 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K)

ความสามารถในการละลายน้ำ

- รูปแบบโมโนไฮเดรต: 44.69 กรัม / น้ำ 100 มล. (77 ºC)

-Heptahydrate รูปแบบ 51.35 ก. / น้ำ 100 มล. (54 )C)

การละลายในแอลกอฮอล์

ไม่ละลายน้ำ

ความดันไอ

1.95 kPa (แบบฟอร์ม heptahydrate)

ดัชนีหักเห

1,591 (monohydrate) และ 1,471 (heptahydrate)

เสถียรภาพ

ในอากาศก็สามารถออกซิไดซ์ได้อย่างรวดเร็วและกลายเป็นที่ปกคลุมไปด้วยสีเหลืองสีน้ำตาลซึ่งบ่งชี้ว่าการปรากฏตัวของเฟ³⁺ไอออนบวก อัตราการเกิดออกซิเดชั่นจะเพิ่มขึ้นโดยการเติมด่างหรือโดยการสัมผัสกับแสง

การจำแนก

เมื่อได้รับความร้อนจนสลายตัวจะปล่อยควันพิษของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ออกมาทำให้เหล็กออกไซด์สีแดงเป็นสารตกค้าง

ปฏิกิริยา

เป็นตัวรีดิวซ์ที่ทำหน้าที่กับกรดไนตริกลดให้ไนโตรเจนมอนอกไซด์ ในทำนองเดียวกันจะช่วยลดคลอรีนเป็นคลอไรด์และรูปแบบที่เป็นพิษของโครเมียมที่มีอยู่ในซีเมนต์เป็นโครเมียม (III) มีความเป็นพิษน้อยลง

สังเคราะห์

จากขนเหล็ก

เฟอร์รัสซัลเฟตเกิดจากการทำปฏิกิริยาเหล็ก (Fe) กับกรดซัลฟิวริก ในวิธีการที่อธิบายให้ปฏิบัติตามขั้นตอนต่อไปนี้: เหล็กถูกใช้ในรูปแบบของขนเหล็กซึ่งก่อนหน้านี้จะถูกย่อยสลายด้วยอะซิโตน

ถัดไปขนเหล็กจะถูกวางไว้ในบีกเกอร์แก้วและปิดด้วยกรดซัลฟิวริก 30-40% อย่างสมบูรณ์ทำให้การย่อยกรดเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายชั่วโมง จนกว่าขนเหล็กจะหายไป สามารถเพิ่มขนเหล็กได้มากขึ้นและทำขั้นตอนซ้ำหลาย ๆ ครั้ง

ผลึกสีเขียวที่อาจเกิดขึ้นจะละลายใหม่โดยใช้น้ำที่เป็นกรดถึง pH 1-2 ด้วยกรดซัลฟิวริก สารละลายนี้ถูกกรองบนกระดาษกรองและปรับ pH โดยการเติมโซเดียมคาร์บอเนต สารละลายจะถูกเก็บไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับออกซิเจนดังนั้นจึงไม่สนับสนุนการเกิดออกซิเดชันของ Fe ²⁺ถึง Fe ³⁺

จากนั้นสารกรองจะถูกระเหยที่อุณหภูมิระหว่าง 80-90 ºC ขั้นตอนดำเนินการในแคปซูล Pietri ที่วางบนแผ่นความร้อน จากนั้นจะมีการรวบรวมผลึกสีเขียวซึ่งสามารถนำไปที่เครื่องดูดความชื้นเพื่อทำให้การคายน้ำเสร็จสมบูรณ์

จาก pyrite

เฟอร์รัสซัลเฟตยังเกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไพไรต์ (FeS ₂ )

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

ความเสี่ยง

การสูดดม FeSO ₄ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อจมูกคอและปอด หากคุณสัมผัสกับเกลือนี้อาจทำให้ผิวหนังและดวงตาระคายเคืองได้ นอกจากนี้การสัมผัสกับสารหลังเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดคราบสีน้ำตาลและทำลายดวงตาได้

การกลืนกินซ้ำ ๆ อาจทำให้เกิดอาการคลื่นไส้อาเจียนปวดท้องท้องผูกและลำไส้เคลื่อนไหวผิดปกติ

สัญญาณของพิษจากเหล็กซัลเฟต ได้แก่ อุจจาระสีดำหรือมีเลือดปน ผิวและเล็บสีน้ำเงิน การเปลี่ยนแปลงปริมาณปัสสาวะที่ขับออกมา เป็นลม; ปากแห้งหรือตา เจ็บหน้าอก กิน; ความทุกข์ทางเดินหายใจ

นอกจากนี้อาจเกิดการเต้นของหัวใจอย่างรวดเร็วและไม่สม่ำเสมอความกระหายและความหิวเพิ่มขึ้นหน้าซีดผิดปกติและหายใจถี่

การแข็งตัวที่เปลี่ยนแปลงเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงพิษของเหล็กซัลเฟตโดยมีการสังเกตการยืดเวลาของ thrombin, prothrombin และ thromboplastin บางส่วน

การศึกษาดำเนินการเกี่ยวกับผลของเฟอร์รัสซัลเฟตต่อกล้ามเนื้อแยกของหัวใจของกระต่ายทำให้สามารถสังเกตได้ว่ามันทำให้ความตึงเครียดสูงสุดที่พัฒนาโดยกล้ามเนื้อหัวใจที่ศึกษาลดลงรวมทั้งความเร็วสูงสุดของการพัฒนาความตึงเครียด

การประยุกต์ใช้งาน

ในการเกษตร

- ใช้เป็นยาฆ่าแมลงเพื่อควบคุมการหยิกของข้าวสาลีและการสลายตัวของไม้ผล

- ใช้ในการรักษาโรคคลอโรซิสซึ่งเป็นโรคที่มีลักษณะสีเหลืองของใบซึ่งเกิดจากความเป็นด่างของดิน

- เฟอร์รัสซัลเฟตควบคุมความเป็นด่างลด pH ของดิน

- กำจัดตะไคร่น้ำและปรับสภาพสนามหญ้า

เป็นน้ำยาและในอุตสาหกรรม

ในบรรดาการใช้ FeSO ₄เป็นรีเอเจนต์และในอุตสาหกรรมมีดังต่อไปนี้:

- น้ำยาวิเคราะห์

- วัตถุดิบสำหรับการได้รับเฟอร์ไรต์และเหล็กออกไซด์แม่เหล็ก

- ส่วนผสมสำหรับการสร้างเม็ดสีสีน้ำเงินอนินทรีย์อย่างละเอียด

- รีเอเจนต์ลดกรดไนตริกคลอรีนและโครเมียม

- ในการผลิตซัลเฟตอื่น ๆ

- ใช้ในห้องอาบน้ำไฟฟ้าด้วยเหล็ก

- สารกันบูดไม้

- ในการแกะสลักอลูมิเนียม

- การวิเคราะห์คุณภาพของไนเตรต (การทดสอบสีเหลืองน้ำตาลโดยการออกซิเดชั่นของ Fe ²⁺ )

ตัวเร่งปฏิกิริยา -Colymerization

- ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์เตารีดอื่น ๆ

- ใช้ในอุตสาหกรรมเป็นตัวแก้ไขคราบ

- ในการผลิตสีย้อมเหล็ก

- ทนทานต่อการย้อมสีขนสัตว์

- เพื่อให้ไม้เมเปิ้ลมีสีเงิน

- ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กในปฏิกิริยาเฟนตัน

ในทางการแพทย์และการเสริมอาหาร

ใช้ในการรักษาโรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็กโดยใช้เฟอร์รัสซัลเฟตในขนาด 150-300 มก. วันละสามครั้งซึ่งจะทำให้ความเข้มข้นของฮีโมโกลบินเพิ่มขึ้นในหนึ่งสัปดาห์ของการรักษา

แนะนำให้ใช้ในสตรีมีครรภ์เป็นอาหารเสริม เฟอรัสซัลเฟตถูกใช้เป็นยาสมานแผลในโค

คนอื่น ๆ

ใช้ในการบำบัดน้ำเสียโดยการตกตะกอนและเพื่อกำจัดฟอสเฟตจากน้ำเหล่านี้ Ferrous sulfate heptahydrate ใช้ในการระบุชนิดของเชื้อรา

อ้างอิง

1. CR ทางวิทยาศาสตร์ (เอสเอฟ) ห้องปฏิบัติการเตรียมเฟอร์รัสซัลเฟต สืบค้นจาก: crscientific.com
2. เวอร์เนอร์เอชเบาร์ (พ.ศ. 2507). เกี่ยวกับเคมีคริสตัลของเกลือไฮเดรต สาม. การกำหนดโครงสร้างผลึกของ FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterite) Acta Cryst doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem (2019). เฟอรัสซัลเฟตเฮปตาไฮเดรต สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. ทำเครื่องหมายลินน์ (19 ธันวาคม 2557). Ferrous Sulfate (Feosol) คืออะไร? สุขภาพทุกคน. สืบค้นจาก: everydayhealth.com
5. วิกิพีเดีย (2019). เหล็ก (II) ซัลเฟต สืบค้นจาก: en.wikipedia.org