硫酸鉄（FESO4）：構造、特性、合成 - 化学 - 2025

硫酸鉄を有する無機塩である化学式のFeSO ₄。これは、工業的に鉄鋼処理の副産物として得られる、可変色の結晶性固体で構成されています。

それはさまざまな形で自然に見られ、最も一般的なのは硫酸第一鉄七水和物、FeSO ₄・7H ₂ O（「緑のビトリオール」、鉱物のメレンテライトに存在）です。この水和物は、その結晶の青緑色によって容易に区別されます（下の画像）。他の水和物は一般式FeSO ₄・xH ₂ Oを持ち、xは1から7まで変化します。

硫酸鉄結晶七水和物。出典：Leiem

硫酸第一鉄七水和物は加熱すると水分子を失い、他の形態の硫酸第一鉄に変換されます。したがって、57℃に加熱すると、3分子の水を失い、硫酸第一鉄四水和物に変わります。全部でいくつ失うことができますか？7分子の水、つまり水が多すぎる。

硫酸第一鉄は、鉄欠乏性貧血の治療と予防に使用されます。しかし、それは有毒な影響を与える可能性があるので、その投与量には注意する必要があります。

一方、この鉄塩には、繊維材料や革の着色など、さまざまな用途や用途があります。化学還元剤; 放射線線量計; 木材防腐剤。また、植物のクロロシスの防止や、彫刻やリソグラフィーのプロセスにも使用されます。

FeSO ₄は、空気中、酸化鉄（III）、Fe ₂（SO ₄）₃に、温度、光、またはpHの上昇によって増加する速度で酸化されます。

硫酸第一鉄の物理的および化学的特性の多くは、水への溶解度、融点、結晶のタイプ、密度など、結晶に組み込まれた水分子の数に依存します。つまり、その水和物です。

硫酸鉄の構造

FeSO4・7H2Oの構造。ソース：スモークフット

化学式FeSO ₄は、この塩がFe ²⁺とSO ₄ ^2-イオンで1：1の比率で構成されていることを強調しています。両方のイオンは、斜方晶系の結晶系に配置されるように静電力を介して相互作用します。これは論理的には無水塩に相当します。

一方、上の画像はFeSO ₄・7H ₂ O の構造を示しており、オレンジ色の球体はFe ²⁺カチオンを表しており、これを見るとわかるように、6つの水分子と調和して八面体を形成しています。Fe ^2+電荷はSO ₄ ^2-アニオンを引き付け、これが観察されると、7番目の水分子と水素結合を形成します。

7番目の水分子（八面体から離れている）も、隣接する八面体に属する別の水分子と別の水素結合を形成します。これらの相互作用の結果、結晶は斜方晶系から単斜晶系に変化します。

無水FeSO ₄結晶が水和すると、Fe ^2+の周りのSO ₄ ^2-アニオンがH ₂ O 分子に置き換わります。これらの置換は、鉄のd電子を妨害し、異なるレベルの鉄を通過させますエネルギー; 白から青みがかった緑への色の変化を引き起こします。

酸度

一部のSO ₄ ^2-アニオンは、酸性媒体からプロトン化できます。結果として、pHが非常に酸性である場合、FeSO ₄・7H ₂ O 結晶内にH ₂ SO ₄分子が存在する可能性があります。したがって、このような状態でこれらの美しい結晶に触れると、重度の火傷を引き起こす可能性があります。

物理的及び化学的性質

お名前

硫酸第一鉄または硫酸鉄（II）

分子式

-無水硫酸第一鉄（FeSO ₄）

-Ferrous硫酸塩七水和物（のFeSO ₄・7H ₂ O）

分子量

硫酸塩の水和の程度によって異なります。たとえば、硫酸鉄七水和物は分子量が278.02 g / molです。一方、無水のものは151.91 g / molの分子量を持っています。

外見

また、水和の程度によっても異なります。例えば、無水の形は白い斜方晶を持っています。一方、七水和物形態では、結晶は単斜青緑色をしています。

におい

トイレ

密度

無水硫酸第一鉄は最も密度の高い塩の形です（3.65 g / cm ³）。一方、七水和物形態は最も密度が低くなります（1.895 g / cm ³）。

融点

同様に、これは水和の程度によって異なります。無水形態は680°C（1,856°F、973 K）の融点を持ち、7水和物形態は60-64°C（140-147°F、333-337 K）です。

水溶性

-一水和物形態：44.69 g / 100 mlの水（77ºC）

-七水和物は、51.35 g / 100 mlの水（54ºC）を形成します。

アルコールへの溶解度

不溶。

蒸気圧

1.95 kPa（7水和物形態）

屈折率

1,591（一水和物）および1,471（七水和物）。

安定

空気中では急速に酸化し、黄褐色で覆われ、Fe ³⁺カチオンの存在を示します。アルカリの添加または光への曝露により、酸化率が増加します。

分解

加熱して分解すると、二酸化硫黄と三酸化硫黄の有毒な煙が発生し、赤みを帯びた酸化鉄が残留物として残ります。

反応

硝酸に作用して一酸化窒素に還元する還元剤です。同様に、塩素を塩化物に還元し、セメントに存在する有毒な形態のクロムを毒性の少ないクロム（III）に還元します。

合成

スチールウールから

硫酸第一鉄は、鋼（Fe）と硫酸を反応させることにより製造されます。記載されている方法では、次の手順に従います。スチールは、以前にアセトンで脱脂されたスチールウールの形で使用されます。

次に、スチールウールをガラスビーカーに入れ、30〜40％の硫酸で完全にコーティングして、数時間にわたって酸分解を行います。スチールウールがなくなるまで。さらにスチールウールを追加して、この手順を数回繰り返すことができます。

形成された可能性のある緑色の結晶は、硫酸でpH 1〜2に酸性化された水を使用して再溶解されます。この溶液をろ紙でろ過し、炭酸ナトリウムを添加してpHを調整します。酸素との接触を回避するために溶液を保存し、Fe ²⁺からFe ³⁺への酸化を防ぎます

続いて、ろ液を80〜90℃の温度で蒸発させます。手順は、加熱プレート上に配置されたPietriカプセルで実行されます。次に、形成された緑色の結晶が集められ、それをデシケーターに運んで脱水を完了させることができます。

黄鉄鉱から

硫酸第一鉄は黄鉄鉱（FeS ₂）の酸化によっても生成されます。

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

リスク

FeSO ₄を吸入すると、鼻、喉、肺に刺激を与えます。この塩に物理的に触れると、皮膚や目に刺激を与える可能性があります。さらに、後者との長時間の接触は、茶色がかった汚れや目の損傷を引き起こす可能性があります。

繰り返し摂取すると、吐き気、嘔吐、胃の痛み、便秘、不規則な排便を引き起こす可能性があります。

硫酸第一鉄中毒の兆候は次のとおりです。黒い便または血便。青みがかった皮膚と爪; 排泄された尿量の変化; 失神; 口や目が乾く。胸痛; 食べる; 呼吸困難

さらに、急速で不規則な心拍、喉の渇きと空腹の増加、異常な青み、息切れが発生することがあります。

凝固の変化は、硫酸第一鉄中毒の兆候であり、トロンビン、プロトロンビン、および部分的なトロンボプラスチン時間が延長されています。

ウサギの心臓の隔離された筋肉に対する硫酸第一鉄の効果について行われた研究は、それが研究された心筋によって開発された最大緊張ならびに緊張発達の最大速度の減少をもたらしたことを観察することを可能にしました。

用途

農業で

-小麦のつまみや果樹の分解を抑制する農薬として使用されています。

-それは、土壌のアルカリ性によって引き起こされる葉の黄色がかった色を特徴とする病気であるクロロシスの治療に使用されます。

-硫酸第一鉄はアルカリ度を制御し、土壌のpHを下げます。

-コケを除去し、芝生を整えます。

試薬として、業界で

試薬としてのFeSO ₄の使用には、次のようなものがあります。

-分析試薬

-フェライトおよび磁性酸化鉄を得るための原料

-無機青色顔料の精巧な成分

-硝酸、塩素、クロムを還元する試薬

-他の硫酸塩の製造

-それは鉄が付いている電気めっき浴で使用されます

-木材防腐剤

-アルミエッチング

-硝酸塩の定性分析（Fe ^2+の酸化による黄褐色試験）

-重合触媒

-他の鉄の合成の前駆体として使用されます

-それは汚れ固定剤として工業的に使用されています

-鉄染料の製造において

-羊毛染色における媒染

-メープルウッドにシルバーカラーを与える

-フェントン反応における鉄触媒

医学および食品強化用

これは、鉄欠乏性貧血の治療に使用され、1日3回、150〜300 mgの硫酸第一鉄を使用します。これにより、1週間の治療でヘモグロビン濃度が著しく増加します。

妊娠中の女性の食事のサプリメントとしての使用も推奨されています。硫酸第一鉄は、牛の創傷治癒における収斂剤として使用されてきました。

その他

凝集による廃水の処理や、これらの水からのリン酸塩の除去に使用されます。真菌の種類の同定には硫酸第一鉄七水和物が使用されます。

参考文献

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