SULFAT DE FERRO (FESO4): ESTRUCTURA, PROPIETATS, SÍNTESI - QUIMICA - 2025

El sulfat de ferro és una sal inorgànica la fórmula química és FeSO ₄. Consisteix d'un sòlid cristal·lí d'un color variable, obtingut industrialment com un producte secundari de el processament de l'acer.

Es troba en la naturalesa sota diferents formes, sent la més comuna el sulfat ferrós heptahidratat, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("vidriol verd", present en el mineral melenterita). Aquest hidrat es distingeix fàcilment pel color verd blavós dels seus cristalls (imatge inferior). Altres hidrats tenen per fórmula general FeSO ₄ · xH ₂ O, on x varia d'1 a 7.

Cristalls de sulfat de ferro heptahidratat. Font: Leiem

El sulfat ferrós heptahidratat perd molècules d'aigua per escalfament i pot transformar-se en altres formes de sulfat ferrós; així, quan s'escalfa a 57 ºC, perd tres molècules d'aigua i es transforma en el sulfat ferrós tetrahidratat. Quantes en total pot perdre? Set molècules d'aigua, és a dir, massa aigua.

El sulfat ferrós s'utilitza en el tractament i prevenció de l'anèmia per deficiència de ferro. Emperò, pot tenir efectes tòxics, per la qual cosa cal ser curós en la seva dosificació.

D'altra banda, aquesta sal de ferro té nombrosos usos i aplicacions que inclouen la coloració de material tèxtil i cuir; agent reductor químic; dosímetre de radiació; agent conservant de la fusta. Així mateix s'utilitza en la prevenció de la clorosi en les plantes, i en processos de gravat i litografia.

El FeSO ₄ pot oxidar-se en l'aire a sulfat de ferro (III), Fe ₂ (SO ₄) ₃ a una velocitat que pot incrementar-se per la temperatura, la llum o una elevació de l'pH.

Moltes de les propietats físiques i químiques de l'sulfat ferrós, com ara la solubilitat en aigua, el punt de fusió, el tipus de vidres que forma i la densitat, depenen de l'nombre de molècules aigua incorporades als vidres; és a dir, dels seus hidrats.

Estructura de l'sulfat de ferro

Estructura de l'FeSO4 · 7H2O. Font: Smokefoot

La fórmula química FeSO ₄ ressalta que aquesta sal es compon d'ions Fe ²⁺ i SO ₄ ^2- en una proporció 1: 1. Tots dos ions interactuen mitjançant forces electrostàtiques de tal manera que s'ordenen en un sistema ortoròmbic; el qual, lògicament, correspon a la sal anhidra.

A la imatge superior, d'altra banda, es mostra l'estructura de l'FeSO ₄ · 7H ₂ O. L'esfera ataronjada representa el catió Fe ²⁺, que com s'aprecia, es coordina amb sis molècules d'aigua per formar un octàedre. La càrrega de l'Fe ²⁺ atreu l'anió SO ₄ ^2-, i aquest al seu torn, si s'observa, forma un pont d'hidrogen amb la setena molècula d'aigua.

La setena molècula d'aigua (la qual es troba distant de l'octàedre), així mateix forma un altre pont d'hidrogen amb una altra molècula d'aigua pertanyent a un octàedre veí. El resultat d'aquestes interaccions és que el vidre passa de ser ortorrómbico a monoclínic.

A mesura que els cristalls de l'FeSO ₄ anhidre es van hidratant, els anions SO ₄ ^2- entorn a l'Fe ²⁺ són substituïts per molècules d'H ₂ O. Aquestes substitucions pertorben als electrons d de el ferro, obligant-los a transitar per diferents nivells de energies; els quals, són responsables dels canvis de coloració entre blanc, a verd blavós.

acidesa

Alguns anions SO ₄ ^2- poden protonarse producte de l'medi àcid. Com a conseqüència, dins dels cristalls de FeSO ₄ · 7H ₂ O pot haver molècules d'H ₂ SO ₄ si el pH és molt àcid; i per tant, tocar aquests bells cristalls en aquestes condicions pot ocasionar serioses cremades.

Propietats físiques i químiques

noms

Sulfat ferrós o sulfat de ferro (II)

fórmula molecular

-Sulfato ferrroso anhidre (FeSO ₄)

-Sulfato ferrós heptahidrat (FeSO ₄.7H ₂ O)

pes molecular

Varia amb el grau d'hidratació de l'sulfat. Per exemple, el sulfat de ferro heptahidrat té un pes molecular de 278,02 g / mol; mentre que el anhidre té un pes molecular de 151,91 g / mol.

aparença física

També varia amb el grau d'hidratació. Per exemple, la forma anhidra presenta cristalls blancs ortorrómbicos; mentre que en la forma heptahidra, els cristalls són blaus-verduzcos monoclínics.

olor

inodor

densitat

El sulfat ferrós anhidre és la forma de la sal més densa (3,65 g / cm ³). La forma heptahidratada, d'altra banda, és la menys densa (1,895 g / cm ³).

Punt de fusió

Igualment, aquest varia en funció de l'grau d'hidratació. La forma anhidra té un punt de fusió de 680 º C (1.856 º F, 973 K) i la forma heptahidrata, 60-64 ºC (140-147 º F, 333-337 K).

Solubilitat en aigua

-Forma monohidrata: 44,69 g / 100 ml d'aigua (77 ºC)

-Forma heptahidrata 51,35 g / 100 ml d'aigua (54 ºC).

Solubilitat en alcohol

Insoluble.

Pressió de vapor

1,95 kPa (forma heptahidrata)

Índex de refracció

1,591 (monohidrata) i 1,471 (heptahidrata).

estabilitat

En l'aire pot oxidar ràpidament i es cobreix amb un color groc-marró, el qual indica la presència de l'catió Fe ³⁺. La velocitat d'oxidació s'incrementa per l'addició d'àlcali o per l'exposició a la llum.

descomposició

Quan s'escalfa a descomposició emet vapors tòxics de diòxid de sofre i triòxid de sofre, deixant com a residu un òxid de ferro vermellós.

reaccions

És un agent reductor que actua sobre l'àcid nítric reduint-lo a monòxid de nitrogen. Així mateix, redueix el clor a clorur, i les formes tòxiques de l'crom presents en el ciment a crom (III), de menor toxicitat.

síntesi

A partir de llana d'acer

El sulfat ferrós és produït fent reaccionar l'acer (Fe) amb àcid sulfúric. En el mètode descrit se segueix el procediment següent: l'acer s'usa sota la forma de llana d'acer, la qual es desgrasa prèviament amb acetona.

Després, es col·loca la llana d'acer en un Beaker de vidre i es recobreix totalment amb àcid sulfúric 30-40%, deixant que la digestió àcida passi durant diverses hores; fins que la llana d'acer desaparegui. Es pot afegir més llana d'acer i repetir el procediment diverses vegades.

Els vidres verds que puguin haver-se format, són redisueltos usant aigua acidificada a pH 1-2 amb àcid sulfúric. Aquesta solució es filtra sobre paper de filtre, i el pH s'ajusta mitjançant l'addició de carbonat de sodi. La solució és guardada, per evitar el seu contacte amb l'oxigen, i així desfavorir l'oxidació de l'Fe ²⁺ a Fe ³⁺

Posteriorment, el filtrat se sotmet a evaporació a una temperatura compresa entre 80-90 ºC. El procediment es realitza en càpsules de Pietri col·locades sobre una planxa d'escalfament. Després, es recullen els vidres verds formats, els quals poden ser portats a un dessecador per completar la seva deshidratació.

A partir de la pirita

També és produït el sulfat ferrós per oxidació de la pirita (FeS ₂).

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

Riscos

La inhalació de l'FeSO ₄ provoca irritació al nas, la gola i els pulmons. Si es té contacte físic amb aquesta sal pot produir irritació de la pell i els ulls; a més, el contacte prolongat amb els últims, pot causar en ells una taca marronosa i un dany ocular.

La ingesta repetida pot causar nàusees, vòmits, dolor estomacal, constipació i moviments intestinals irregulars.

Entre els signes d'una intoxicació amb sulfat ferrós, es troben els següents: excrements negres o sanguinolentes; pell i ungles blavoses; canvis en el volum d'orina excretat; desmais; sequedat bucal o dels ulls; dolor al pit; coma; dificultat respiratòria.

A més, poden produir-se batecs ràpids i irregulars, increment en la set i en la fam, pal·lidesa inusual, i escurçament de la respiració.

L'alteració de la coagulació és un indici de l'enverinament amb sulfat ferrós, observant-se una prolongació en els temps de trombina, protrombina i el temps de tromboplastina parcial.

Els estudis realitzats sobre l'efecte de l'sulfat ferrós sobre músculs aïllats de cor de conills, va permetre observar que produïa una reducció en la tensió màxima desenvolupada pels músculs cardíacs estudiats, així com la velocitat màxima de desenvolupament de la tensió.

usos

en agricultura

-Es fa servir com a pesticida per controlar la mica de el blat i la descomposició dels arbres fruiters.

-Es fa servir en el tractament de la clorosi, malaltia que es caracteritza pel color groguenc de les fulles, causat per l'alcalinitat dels sòls.

-El sulfat ferrós controla l'alcalinitat, disminuint el pH dels sòls.

- Elimina la molsa i condiciona la gespa.

Com reactiu i en la indústria

Dins dels usos de l'FeSO ₄ com a reactiu i en la indústria es tenen els següents:

-Reactivo analític

-Matèria crua per a l'obtenció de la ferrita i l'òxid de ferro magnètic

-Ingredient per a l'elaboració de l'pigment blau inorgànic

-Reactivo reductor de l'àcid nítric, el clor i el crom

-A la fabricació d'altres sulfats

-Es fa servir en els banys de galvanoplàstia amb ferro

-Conservante de la fusta

-En aiguaforts d'alumini

Anàlisi qualitatiu de nitrats (prova de l'groc marró per oxidació de l'Fe ²⁺)

-Catalizador de polimerització

-Es fa servir com a precursor de la síntesi d'altres ferros

-Es fa servir industrialment com fixador de tint

-A la fabricació de el tint de ferro

-Mordiente en la tinció de la llana

-Per donar-li color platejat a la fusta d'auró

-Catalizador de ferro en la reacció de Fenton

En medicina i per la fortificació dels aliments

S'empra en el tractament de l'anèmia per deficiència de ferro, usant-una dosi de 150-300 mg de sulfat ferrós, tres vegades per dia, la qual cosa produeix un augment perceptible de la concentració d'hemoglobina en una setmana de tractament.

També ha estat recomanat el seu ús en dones embarassades com a suplement de la seva alimentació. El sulfat ferrós ha estat utilitzat com astringent en la cicatrització de ferides de l'bestiar.

altres

S'empra en el tractament de les aigües residuals mitjançant floculació i també, per a l'eliminació de l'fosfat d'aquestes aigües. El sulfat ferrós heptahidrat s'empra en la identificació dels tipus de fongs.

referències

1. CR Scientific. (Sf). Lab preparation of Ferrous sulfate. Recuperat de: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). On the crystal chemistry of salt hydrates. III. The determination of the crystal structure of FeSO ₄.7H ₂ O (melanterite). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Ferrous sulfate heptahydrate. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19 de desembre de 2014). What Is Ferrous Sulfate (Feosol)? Every Health. Recuperat de: everydayhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Iron (II) sulfate. Recuperat de: en.wikipedia.org