Сульфат железа - химическое соединение, чрезвычайно распространенное в природе и широко используемое в различных сферах хозяйственной деятельности. Существуют двух- и трехвалентная модификации этого вещества. Первая разновидность, также называемая железным купоросом, является неорганическим бинарным нелетучим соединением, имеющим формулу FeSO 4 . Внешне это химическое соединение представляет собой прозрачные кристаллогидраты светлой зеленовато-голубой окраски, имеющие высокую степень гигроскопичности и растворимости в водной среде. В вакууме FeSO 4 разлагается с высокой интенсивностью, полный распад происходит при температуре около 700°C.

Двухвалентный сульфат железа служит широко употребляемым реактивом, при комнатной температуре кристаллизирующимся из растворов в виде гептагидрата FeSO 4 ∙7H 2 O, который представляет собой вещество бледно-голубой окраски. При длительном хранении оно выветривается, превращаясь в белую порошкообразную субстанцию, а на открытом воздухе постепенно желтеет вследствие окислительных процессов. Выветривание железного купороса объясняется тем, что в его структуре присутствует одна молекула внешнесферной воды, которая легко покидает кристаллическую решетку.

Трехвалентный безводный железа сульфат является светло-желтым, парамагнитным, чрезвычайно гигроскопичным моноклинной сингонии. Способен к образованию орторомбической и гексагональной структурных модификаций. Трехвалентный сульфат железа хорошо кристаллизируется из различных растворов в виде разнообразных гидратных соединений, содержащих до десяти При медленном нагревании превращается в безводную соль, которая хорошо разлагается на гематит и серный ангидрит при температуре около 650°C. Подобно множеству других солей трехзарядных катионов, сульфат железа образует квасцы, кристаллизующиеся в форме бледно-фиолетовых октаэдров. Данное вещество является хорошим восстановителем для иона Ag+, обладающего сильными окислительными свойствами. Трехвалентный сульфат железа, гидролиз которого наблюдается при кипячении раствора, в котором он содержится, в природе существует преимущественно в ярозите (минерале).

В промышленности данное вещество получают в основном как побочный продукт на металлообрабатывающих предприятиях из различных травильных растворов, используемых для удаления окалины со стальных изделий. Также это вещество может быть выделено путем прокаливания пиритов или марказитов с NaCl в воздушной среде. Еще одним способом его синтеза служит нагревание оксида железа в солях серной кислоты. В лабораторной практике данное соединение выделяют из Fe(OH) 2 .

Немалое любопытство вызывает тот факт, что сульфат железа был обнаружен на Марсе в 2009 году космическим аппаратом «Спирит», из чего ученые сделали вывод о протекании на поверхности планеты сильных окислительных процессов. Вследствие очень низкой плотности данного вещества марсоход настолько глубоко увяз в его залежах, что даже коснулся частью корпуса глубоких слоев марсианского грунта.

На Земле сульфат железа благодаря своей способности гидролизоваться наряду с алюминиевыми квасцами используется в качестве флокулянта в процессе очистки питьевой воды. Образуя хлопья гидроксида, это химическое соединение адсорбирует многие вредные примеси. Также данное вещество нашло широкое применение в медицине, где используется как лечебное и профилактическое средство при железодефицитной анемии.

В промышленности сульфат железа широко применяется в текстильной отрасли, где он служит важным компонентом чернил и различных минеральных красок. Также данное вещество является хорошим консервантом древесины. Некоторые так называемые отбросные растворы сульфата железа перерабатываются в такие как феррон и ферригипс, представляющие собой смесь гидратов данного соединения с различными наполнителями.

Брутто-формула

FeSO 4

Фармакологическая группа вещества Железа сульфат

Нозологическая классификация (МКБ-10)

Код CAS

7720-78-7

Характеристика вещества Железа сульфат

Призматические прозрачные кристаллы голубовато-зеленого цвета или кристаллический бледно-зеленый порошок. Растворим в воде с образованием зеленоватого раствора вяжущего вкуса, имеет слабокислую реакцию.

Фармакология

Фармакологическое действие - восполняющее дефицит железа, противоанемическое .

Применение вещества Железа сульфат

Профилактика и лечение железодефицитных состояний, вызванных различными причинами: кровотечения (в т.ч. полименорея, метроррагия, роды, геморрой, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, хирургические вмешательства, частые носовые кровотечения, кровопотеря при других заболеваниях); повышенная потребность в железе (беременность, период лактации, интенсивного роста, донорство, ожоги, гемодиализ); недостаточность поступления железа с пищей или нарушение его всасывания (хроническая диарея, ахлоргидрия, гастрэктомия, целиакия, болезнь Крона, энтерит, синдром мальабсорбции).

Противопоказания

Гиперчувствительность, нарушение обмена железа в организме, гемохроматоз, гемосидероз; дисфункции ЖКТ , препятствующие всасыванию железа; апластическая и гемолитическая анемия, талассемия.

Побочные действия вещества Железа сульфат

Со стороны нервной системы и органов чувств: головная боль, головокружение, слабость, раздражительность; редко — энцефалопатия с эпилептическим синдромом.

Со стороны сердечно-сосудистой системы и крови (кроветворение, гемостаз): ощущение давления за грудиной.

Со стороны органов ЖКТ : тошнота, рвота, запор/диарея, боль в животе, зубная боль.

Аллергические реакции: зуд, сыпь; редко — анафилактический шок.

Прочие: гиперемия кожи, боль в горле.

Взаимодействие

Снижает активность тетрациклинов и пеницилламина (при сочетанном применении в ЖКТ образуются плохо всасывающиеся комплексы). Антациды снижают, а аскорбиновая кислота повышает резорбцию железа.

Пути введения

Внутрь.

Меры предосторожности вещества Железа сульфат

Возможно окрашивание экскрементов в коричнево-черный цвет, стойкое потемнение зубов.

Печеночная и/или почечная недостаточность увеличивает риск кумуляции железа.

С осторожностью применять при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, энтерите и язвенном колите.

Формула:

Сульфат железа(II), железный купорос, FeSO 4 - соль серной кислоты и 2-х валентного железа. Твёрдость - 2.

В химии железным купоросом называют кристаллогидрат сульфата железа(II) . Кристаллы светло-зелёного цвета. Применяется втекстильной промышленности, в сельском хозяйстве как инсектицид, для приготовления минеральных красок.

Природный аналог - минерал мелантерит ; в природе встречается в кристаллах моноклиноэдрической системы, зелёно-жёлтого цвета, в виде примазок или натёков.

Молярная масса : 151,91 г/моль

Плотность: 1,8-1,9 г/см³

Температура плавления : 400 °C

Растворимость в воде : 25.6 г/100 мл

Сульфат 2-валентного железа выделяется при температурах от 1,82 °C до 56,8 °C из водных растворов в виде светло-зелёных кристаллов FeSO 4 · 7H 2 О, называется в технике железным купоросом (кристаллогидрат). В 100 г воды растворяется: 26,6 г безводного FeSO 4 при 20 °C и 54,4 г при 56 °C.

Растворы сульфата 2-валентного железа под действием кислорода воздуха со временем окисляются, переходя в сульфат железа (III):

12FeSO 4 + O 2 + 6H 2 O = 4Fe 2 (SO 4) 3 + 4Fe(OH) 3 ↓

При нагревании свыше 480 °C разлагается:

2FeSO 4 → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3

Получение.

Железный купорос можно приготовить действием разбавленной серной кислоты на железный лом, обрезки кровельного железа и т. д. В промышленности его получают как побочный продукт при травлении разбавленной H 2 SO 4 железных листов, проволоки и др., для удаленияокалины.

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Другой способ - окислительный обжиг пирита:

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

Качественный анализ.

Аналитические реакции на катион железа (II ).

1. С гексацианоферратом(III) калия K 3 с образованием тёмно-синего осадка гексацианоферрата(III) железа(II) калия (“турнбулевой сини”), нерастворимого в кислотах, разлагающегося щелочами с образованием Fe(OH) 3 (ГФ).

FeSO 4 + K 3 KFe + K 2 SO 4

Оптимальная величина рН проведения реакции составляет 2-3. Реакция дробная, высокочувствительная. Мешают высокие концентрации Fe 3+ .

2. С сульфидом аммония (NH 4 ) 2 S с образованием чёрного осадка, растворимого в сильных кислотах (ГФ).

FeSO 4 + (NH 4) 2 S FeS + (NH 4) 2 SO 4

3.2. Аналитические реакции на сульфат-ион.

1. С групповым реактивом BaCl 2 + CaCl 2 или BaCl 2 (ГФ).

Дробное открытие сульфат-иона проводят в кислой среде, что позволяет устранить мешающее влияние CO 3 2- , PO 4 3- , и др., и при кипячении исследуемого раствора с 6 моль/дм 3 HCl для удаления S 2- , SO 3 2- , S 2 O 3 2- -ионов, которые могут образовать элементную серу, осадок которой можно принять за осадок BaSO 4 . Осадок BaSO 4 способен образовывать изоморфные кристаллы с KMnO 4 и окрашиваться в розовый цвет (повышается специфичность реакции).

Методика выполнения реакции в присутствии 0,002 моль/дм 3 KMnO 4 .

К 3-5 каплям испытуемого раствора добавляют равные объёмы растворов перманганата калия, хлорида бария и хлороводородной кислоты и энергично перемешивают 2-3 мин. Дают отстояться и, не отделяя осадка от раствора, добавляют 1-2 капли 3% раствора Н 2 О 2 , перемешивают и центрифугируют. Осадок должен остаться окрашенным в розовый цвет, а раствор над осадком обесцветиться.

2. С ацетатом свинца.

SO 4 2- + Pb 2+ PbSO 4 

Методика : к 2 см 3 раствора сульфата добавляют 0,5 см 3 разбавленной хлороводородной кислоты и 0,5 см 3 раствора ацетата свинца; образуется белый осадок, растворимый в насыщенном растворе ацетата аммония или гидроксида натрия.

PbSO 4  + 4 NaOH Na 2 + Na 2 SO 4

С cолями стронция – образование белого осадка, нерастворимого в кислотах (отличие от сульфитов).

SO 4 2 - + Sr 2+ SrSO 4 

Методика : К 4-5 каплям анализируемого раствора добавляют 4-5 капель концентрированного раствора хлорида стронция, выпадает белый осадок.

С солями кальция – образование игольчатых кристаллов гипса CaSO 4  2H 2 O.

SO 4 2- + Са 2+ + 2Н 2 О СаSO 4  2Н 2 О

Методика: на предметное стекло наносят по капле анализируемого раствора и соли кальция, слегка подсушивают. Образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

Количественный анализ.

Перманганатометрия.

Определение массовой доли железа в образце соли Мора (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O перманганатометрическим методом

(вариант прямого титрования)

Определение основано на окислении железа(II) перманганатом калия до железа(III).

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 = 5 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

М (Fe) = 55,85 г/моль

Методика: Точную навеску соли Мора, необходимую для приготовления 100 см 3 0,1 М раствора соли Мора, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см 3 , растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, после полного растворения доводят водой до метки, перемешивают. Аликвотную часть полученного раствора (индивидуальное задание) помещают в колбу для титрования, прибавляют равный объём разведённой серной кислоты (1:5) и медленно титруют раствором перманганата калия до слаборозового окрашивания раствора, устойчивого в течение 30 секунд.

Применение.

Применяют в производстве чернил ;

В красильном деле (для окраски шерсти в чёрный цвет);

Для консервирования дерева.

Список литературы.

Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Москва, 1972;

Методическое указание «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

Методическое указание «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

Методическое указание «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник, Ленинград, 1991;

«Большая советская энциклопедия»;