كبريتات الحديد (FESO4): التركيب والخصائص والتوليف - كيمياء - 2026

و كبريتات الحديد هو ملح غير عضوي وجود ل صيغة الكيميائية FeSO ₄. وهو يتألف من مادة صلبة بلورية ذات لون متغير ، يتم الحصول عليها صناعياً كمنتج ثانوي لمعالجة الفولاذ.

توجد في الطبيعة بأشكال مختلفة ، وأكثرها شيوعًا هي كبريتات الحديدوز هيبتاهيدراتي ، FeSO ₄ · 7H ₂ O ("الزاج الأخضر" ، الموجود في معدن الميلنتريت). تتميز هذه الهيدرات بسهولة باللون الأخضر المزرق لبلوراتها (الصورة السفلية). الهيدرات الأخرى لها الصيغة العامة FeSO ₄ · xH ₂ O ، حيث تختلف x من 1 إلى 7.

بلورات كبريتات الحديد هيبتاهيدراتي. المصدر: Leiem

تفقد كبريتات الحديدوز هيبتاهيدراتي جزيئات الماء عند التسخين ويمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من كبريتات الحديدوز ؛ وبالتالي ، عند تسخينه إلى 57 درجة مئوية ، فإنه يفقد ثلاثة جزيئات من الماء ويتحول إلى رباعي هيدرات كبريتات الحديدوز. كم في المجموع يمكن أن تخسر؟ سبعة جزيئات من الماء ، أي الكثير من الماء.

تستخدم كبريتات الحديدوز في علاج فقر الدم الناجم عن نقص الحديد والوقاية منه. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لها آثار سامة ، لذلك عليك توخي الحذر في جرعتها.

من ناحية أخرى ، يحتوي ملح الحديد هذا على العديد من الاستخدامات والتطبيقات التي تشمل تلوين مواد النسيج والجلود ؛ عامل الاختزال الكيميائي؛ مقياس الجرعات الإشعاعية عامل حافظة الخشب. كما أنها تستخدم في الوقاية من الإصابة بالكلور في النباتات وفي عمليات الحفر والطباعة الحجرية.

يمكن أكسدة FeSO ₄ في الهواء إلى كبريتات الحديد (III) ، Fe ₂ (SO ₄) ₃ بمعدل يمكن زيادته عن طريق درجة الحرارة أو الضوء أو ارتفاع درجة الحموضة.

تعتمد العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكبريتات الحديدية ، مثل قابلية الذوبان في الماء ، ونقطة الانصهار ، ونوع البلورات التي تتكون منها ، والكثافة ، على عدد جزيئات الماء المدمجة في البلورات ؛ وهذا يعني ، من هيدراتها.

هيكل كبريتات الحديد

هيكل FeSO4 · 7H2O. المصدر: Smokefoot

FeSO الصيغة الكيميائية ₄ يسلط الضوء على أن هذا الملح يتكون من الحديد ²⁺ و SO ₄ ^2- الأيونات في نسبة 1: 1. يتفاعل كلا الأيونات من خلال القوى الكهروستاتيكية بطريقة يتم ترتيبها في نظام بلوري لتقويم العظام ؛ الذي ، منطقيا ، يتوافق مع الملح اللامائي.

في الصورة العلوية ، من ناحية أخرى ، يظهر هيكل FeSO ₄ · 7H ₂ O. تمثل الكرة البرتقالية Fe ²⁺ الكاتيون ، والذي ينسق ، كما يمكن رؤيته ، مع ستة جزيئات ماء لتشكيل ثماني الوجوه. والحديد ^{تهمة 2+} يجذب SO ₄ ^2- أنيون ، وهذا بدوره، إذا لاحظت، تشكل السندات الهيدروجين مع جزيء الماء السابع.

يشكل جزيء الماء السابع (الذي هو بعيد عن المجسم الثماني) أيضًا رابطة هيدروجينية أخرى مع جزيء ماء آخر ينتمي إلى مجاور ثماني السطوح. نتيجة هذه التفاعلات هي أن البلورة تتغير من كونها معينية لتقويم العظام إلى أحادية الميل.

كما بلورات اللامائية FeSO ₄ هيدرات، وSO ₄ ^2- الأنيونات حول الحديد ²⁺ يتم استبدال بواسطة H ₂ O الجزيئات. هذه التبديلات تخل الإلكترونات د من الحديد، وإجبارهم على المرور من خلال مستويات مختلفة من الطاقات. وهي المسؤولة عن تغير اللون من الأبيض إلى الأخضر المزرق.

حموضة

بعض SO ₄ ^2- الأنيونات يمكن البروتونية من الوسط الحمضي. نتيجة لذلك ، قد يكون هناك جزيئات H ₂ SO ₄ داخل بلورات FeSO ₄ · 7H ₂ O إذا كان الرقم الهيدروجيني حمضيًا جدًا ؛ وبالتالي ، فإن لمس هذه البلورات الجميلة في مثل هذه الظروف يمكن أن يسبب حروقًا خطيرة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الأسماء

كبريتات الحديدوز أو كبريتات الحديد (II)

الصيغة الجزيئية

- كبريتات الحديدوز اللامائية (FeSO ₄)

- كبريتات الحديدوز هيبتاهيدراتي (FeSO ₄.7H ₂ O)

الوزن الجزيئي الغرامي

يختلف مع درجة ترطيب الكبريتات. على سبيل المثال ، يبلغ الوزن الجزيئي لهيبتاهيدرات كبريتات الحديد 278.02 جم / مول ؛ بينما يبلغ الوزن الجزيئي اللامائي 151.91 جم / مول.

مظهر جسماني

كما أنها تختلف باختلاف درجة الترطيب. على سبيل المثال ، يحتوي الشكل اللامائي على بلورات بيضاء معينية. بينما في الشكل السباعي المائي ، تكون البلورات أحادية الميل زرقاء مخضرة.

رائحة

الحمام

كثافة

كبريتات الحديدوز اللامائية هي أكثر أشكال الملح كثافة (3.65 جم / سم ³). من ناحية أخرى ، فإن شكل هيبتاهيدراتي هو الأقل كثافة (1.895 جم / سم ³).

نقطة الانصهار

وبالمثل ، يختلف هذا تبعًا لدرجة الماء. يحتوي الشكل اللامائي على درجة انصهار تبلغ 680 درجة مئوية (1،856 درجة فهرنهايت ، 973 كلفن) وشكل هيبتاهيدرات ، 60-64 درجة مئوية (140-147 درجة فهرنهايت ، 333-337 كلفن).

الذوبان في الماء

- أحادي الهيدرات: 44.69 جم / 100 مل من الماء (77 درجة مئوية).

- هيبتاهيدراتي على شكل 51.35 جم / 100 مل من الماء (54 درجة مئوية).

الذوبان في الكحول

لا يتحلل في الماء.

ضغط البخار

1.95 كيلو باسكال (شكل هيبتاهيدراتي)

معامل الانكسار

1،591 (مونوهيدرات) و 1،471 (هيبتاهيدرات).

المزيد

في الهواء يمكن أن يتأكسد بسرعة ويصبح مغطى باللون الأصفر والبني ، مما يدل على وجود Fe ³⁺ الكاتيون. يزداد معدل الأكسدة بإضافة القلويات أو بالتعرض للضوء.

تقسيم

عند تسخينها للتحلل ، تنبعث منها أبخرة سامة من ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت ، تاركة أكسيد الحديد المحمر على شكل بقايا.

تفاعلات

وهو عامل مختزل يعمل على تقليل حمض النيتريك إلى أول أكسيد النيتروجين. وبالمثل ، فإنه يقلل الكلور إلى الكلوريد ، والأشكال السامة من الكروم الموجودة في الأسمنت إلى الكروم (III) ، أقل سمية.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

من الصوف الصلب

يتم إنتاج كبريتات الحديدوز عن طريق تفاعل الفولاذ (Fe) مع حمض الكبريتيك. في الطريقة الموصوفة ، يتم اتباع الإجراء التالي: يتم استخدام الفولاذ في شكل صوف صلب ، والذي سبق إزالة الشحوم منه بالأسيتون.

بعد ذلك ، يتم وضع الصوف الفولاذي في دورق زجاجي ومغطى بالكامل بحمض الكبريتيك بنسبة 30-40٪ ، مما يسمح بهضم الحمض لعدة ساعات ؛ حتى يختفي الصوف الفولاذي. يمكن إضافة المزيد من الصوف الصلب وتكرار الإجراء عدة مرات.

يتم إعادة إذابة البلورات الخضراء التي ربما تكونت باستخدام الماء المحمض إلى الرقم الهيدروجيني 1-2 بحمض الكبريتيك. يتم ترشيح هذا المحلول على ورق ترشيح ، ويتم ضبط الأس الهيدروجيني بإضافة كربونات الصوديوم. يتم تخزين المحلول لتجنب ملامسته للأكسجين ، وبالتالي تثبيط أكسدة Fe ²⁺ إلى Fe ³⁺

بعد ذلك ، يتعرض المرشح للتبخر عند درجة حرارة تتراوح بين 80-90 درجة مئوية. يتم تنفيذ الإجراء في كبسولات بيتري الموضوعة على لوح تسخين. بعد ذلك ، يتم جمع البلورات الخضراء المتكونة ، والتي يمكن نقلها إلى مجفف لإكمال الجفاف.

من البيريت

يتم إنتاج كبريتات الحديدوز أيضًا عن طريق أكسدة البيريت (FeS ₂).

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

المخاطر

يتسبب استنشاق FeSO _{4 في} تهيج الأنف والحلق والرئتين. إذا كان لديك ملامسة جسدية لهذا الملح ، فقد يتسبب ذلك في تهيج الجلد والعين ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي التلامس الطويل مع الأخير إلى ظهور بقع بنية وتلف العين.

يمكن أن يسبب الابتلاع المتكرر الغثيان والقيء وآلام المعدة والإمساك وحركات الأمعاء غير المنتظمة.

تشمل علامات التسمم بالكبريتات الحديدية ما يلي: براز أسود أو دموي ؛ مزرق الجلد والأظافر. تغييرات في حجم البول تفرز. إغماء؛ جفاف الفم أو العين ألم صدر؛ تأكل؛ الضائقة التنفسية

بالإضافة إلى ذلك ، قد تحدث ضربات قلب سريعة وغير منتظمة ، وزيادة العطش والجوع ، وشحوب غير عادية ، وضيق في التنفس.

يعد التخثر المتغير مؤشرًا على تسمم كبريتات الحديدوز ، مع ملاحظة إطالة زمن الثرومبين والبروثرومبين والثرومبوبلاستين الجزئي.

الدراسات التي أجريت حول تأثير كبريتات الحديدوز على عضلات قلب الأرانب المعزولة ، سمحت بملاحظة أنها أدت إلى انخفاض في الحد الأقصى من التوتر الذي طورته عضلات القلب المدروسة ، وكذلك الحد الأقصى لسرعة تطور التوتر.

التطبيقات

في الزراعة

- يستخدم كمبيد للسيطرة على قرصة القمح وتحلل أشجار الفاكهة.

- يستخدم في علاج داء الاخضرار ، وهو مرض يتميز بإصفرار الأوراق الناتج عن قلوية التربة.

- كبريتات الحديدوز تتحكم في القلوية وتخفض الرقم الهيدروجيني للتربة.

- يزيل الطحالب وظروف العشب.

ككاشف وفي الصناعة

من بين استخدامات FeSO ₄ ككاشف وفي الصناعة ما يلي:

- كاشف تحليلي

- مادة خام للحصول على الفريت وأكسيد الحديد المغناطيسي

- مكون لتفصيل الصباغ الأزرق غير العضوي

- خافض للحمض النتريك والكلور والكروم

- في صناعة الكبريتات الأخرى

- يستخدم فى طلاء الحمامات بالكهرباء بالحديد

- مادة حافظة للأخشاب

-في النقوش الألومنيوم

- التحليل النوعي للنترات (اختبار أصفر بني بأكسدة الحديد ²⁺)

- محفز البلمرة

- يستخدم كمقدمة لتركيب مكاوي أخرى

- يستخدم صناعياً كمثبت للبقع

- في صناعة صبغ الحديد

- معتدل في تلطيخ الصوف

- إعطاء خشب القيقب لون فضي

- محفز الحديد في تفاعل فنتون

في الطب وإغناء الغذاء

يتم استخدامه في علاج فقر الدم الناجم عن نقص الحديد ، وذلك باستخدام جرعة 150-300 مجم من كبريتات الحديدوز ثلاث مرات في اليوم ، مما يؤدي إلى زيادة ملحوظة في تركيز الهيموجلوبين في أسبوع من العلاج.

كما تم التوصية باستخدامه في النساء الحوامل كمكمل لنظامهن الغذائي. تم استخدام كبريتات الحديدوز كمادة قابضة في التئام الجروح في الماشية.

الآخرين

يتم استخدامه في معالجة مياه الصرف الصحي عن طريق التلبد وأيضًا لإزالة الفوسفات من هذه المياه. تستخدم كبريتات الحديدوز هيبتاهيدراتي في التعرف على أنواع الفطريات.

المراجع

1. CR العلمية. (سادس). تحضير معمل كبريتات الحديدوز. تم الاسترجاع من: crscientific.com
2. فيرنر إتش بور. (1964). حول الكيمياء البلورية لهيدرات الملح. ثالثا. تحديد التركيب البلوري لـ FeSO ₄.7H ₂ O (الميلانيتريت). اكتا كريست. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. بوبكيم. (2019). كبريتات الحديدوز هيبتاهيدراتي. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. ماركس لين. (19 ديسمبر 2014). ما هي كبريتات الحديدوز (فيوسول)؟ كل صحة. تم الاسترجاع من: dailyhealth.com
5. ويكيبيديا. (2019). كبريتات الحديد (II). تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org