Sulfato de ferro (FeSO4): estrutura, propriedades, síntese - Ciência - 2023

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o Sulfato de ferro é um sal inorgânico cuja fórmula química é FeSO₄. É constituído por um sólido cristalino de cor variável, obtido industrialmente como subproduto do processamento do aço.

É encontrado na natureza em diferentes formas, sendo a mais comum o sulfato ferroso heptahidratado, FeSO₄7h₂O ("vitríolo verde", presente no mineral melenterita). Este hidrato é facilmente distinguido pela cor verde-azulada de seus cristais (imagem inferior). Outros hidratos têm a fórmula geral FeSO₄XH₂Ou, onde x varia de 1 a 7.

O sulfato ferroso heptahidratado perde moléculas de água com o aquecimento e pode ser transformado em outras formas de sulfato ferroso; assim, quando aquecido a 57 ºC, perde três moléculas de água e se transforma em sulfato ferroso tetra-hidratado. Quantos no total você pode perder? Sete moléculas de água, ou seja, água demais.

O sulfato ferroso é usado no tratamento e prevenção da anemia por deficiência de ferro. No entanto, pode ter efeitos tóxicos, por isso é necessário ter cuidado na dosagem.

Por outro lado, este sal de ferro tem inúmeras utilizações e aplicações que incluem a coloração de materiais têxteis e de couro; agente redutor químico; dosímetro de radiação; agente conservante de madeira. Também é utilizado na prevenção da clorose em plantas e em processos de gravura e litografia.

O FeSO₄ pode oxidar no ar para sulfato de ferro (III), Fe₂(SW₄)₃ a uma taxa que pode ser aumentada pela temperatura, luz ou aumento do pH.

Muitas das propriedades físicas e químicas do sulfato ferroso, como solubilidade em água, ponto de fusão, tipo de cristais que ele forma e densidade, dependem do número de moléculas de água incorporadas nos cristais; isto é, de seus hidratos.

Estrutura do sulfato de ferro

A fórmula química FeSO₄ destaca que este sal é composto por íons Fe²⁺ Eu sou₄^2- em uma proporção de 1: 1. Ambos os íons interagem por meio de forças eletrostáticas de tal forma que estão dispostos em um sistema de cristal ortorrômbico; que, logicamente, corresponde ao sal anidro.

Na imagem superior, por outro lado, a estrutura do FeSO é mostrada₄7h₂O. A esfera laranja representa o Fe cátion²⁺, que, como pode ser visto, se coordena com seis moléculas de água para formar um octaedro. O fardo da fé²⁺ atrai o ânion SO₄^2-, e isso, por sua vez, se observado, forma uma ligação de hidrogênio com a sétima molécula de água.

A sétima molécula de água (aquela que está distante do octaedro), também forma outra ligação de hidrogênio com outra molécula de água pertencente a um octaedro vizinho. O resultado dessas interações é que o cristal muda de ortorrômbico para monoclínico.

Como os cristais de FeSO₄hidrato anidro, os ânions SO₄^2- em torno da fé²⁺ são substituídos por moléculas H₂O. Essas substituições perturbam os elétrons d ferro, forçando-os a passar por diferentes níveis de energia; que são responsáveis pelas mudanças de cor do branco ao verde azulado.

Acidez

Alguns ânions SO₄^2- eles podem ser produtos protonados do meio ácido. Como consequência, dentro dos cristais de FeSO₄7h₂Ou pode haver moléculas de H₂SW₄ se o pH for muito ácido; e, portanto, tocar esses lindos cristais em tais condições pode causar queimaduras graves.

Propriedades físicas e químicas

Nomes

Sulfato ferroso ou sulfato de ferro (II)

Fórmula molecular

-Sulfato ferroso anidro (FeSO₄)

-Sulfato ferroso heptahidratado (FeSO₄.7H₂OU)

Peso molecular

Varia com o grau de hidratação do sulfato. Por exemplo, sulfato de ferro heptahidratado tem um peso molecular de 278,02 g / mol; enquanto o anidro tem peso molecular de 151,91 g / mol.

Aparência física

Também varia com o grau de hidratação. Por exemplo, a forma anidra possui cristais ortorrômbicos brancos; enquanto na forma heptaidra, os cristais são monoclínicos azul esverdeados.

Odor

Banheiro

Densidade

O sulfato ferroso anidro é a forma de sal mais densa (3,65 g / cm³) A forma hepta-hidratada, por outro lado, é a menos densa (1,895 g / cm³).

Ponto de fusão

Da mesma forma, isso varia dependendo do grau de hidratação. A forma anidra tem um ponto de fusão de 680 ° C (1.856 ° F, 973 K) e a forma hepta-hidratada, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Solubilidade em água

-Forma monohidratada: 44,69 g / 100 ml de água (77 ºC)

-Heptahidratado forma 51,35 g / 100 ml de água (54 ºC).

Solubilidade em álcool

Insolúvel.

Pressão de vapor

1,95 kPa (forma hepta-hidratada)

Índice de refração

1.591 (monohidrato) e 1.471 (heptahidratado).

Estabilidade

No ar, pode oxidar rapidamente e é coberto por uma cor amarelo-marrom, o que indica a presença do cátion Fe.³⁺. A taxa de oxidação é aumentada pela adição de álcali ou pela exposição à luz.

Decomposição

Quando aquecido até a decomposição, ele emite gases tóxicos de dióxido de enxofre e trióxido de enxofre, deixando um óxido de ferro avermelhado como resíduo.

Reações

É um agente redutor que atua sobre o ácido nítrico reduzindo-o a monóxido de nitrogênio. Da mesma forma, reduz o cloro a cloreto, e as formas tóxicas do cromo presentes no cimento ao cromo (III), de menor toxidade.

Síntese

De lã de aço

O sulfato ferroso é produzido pela reação do aço (Fe) com ácido sulfúrico. No método descrito, segue-se o seguinte procedimento: o aço é utilizado na forma de lã de aço, previamente desengordurada com acetona.

Em seguida, a lã de aço é colocada em um béquer de vidro e totalmente coberta com ácido sulfúrico 30-40%, permitindo que a digestão ácida ocorra por várias horas; até que a lã de aço desapareça. Mais lã de aço pode ser adicionada e o procedimento repetido várias vezes.

Os cristais verdes que podem ter se formado são redissolvidos usando água acidificada a pH 1-2 com ácido sulfúrico. Esta solução é filtrada em papel de filtro e o pH ajustado pela adição de carbonato de sódio. A solução é armazenada, para evitar seu contato com o oxigênio, e assim desestimular a oxidação do Fe²⁺ para a fé³⁺

Posteriormente, o filtrado é submetido à evaporação a uma temperatura entre 80-90 ºC. O procedimento é realizado em cápsulas de Pietri colocadas sobre uma placa de aquecimento. Em seguida, são coletados os cristais verdes formados, que podem ser levados a um dessecador para completar sua desidratação.

De pirita

O sulfato ferroso também é produzido pela oxidação da pirita (FeS₂).

2 FeS₂ + 7 O₂ + 2 H₂O => 2 FeSO₄ + 2 H₂SW₄

Riscos

Inalação de FeSO₄ causa irritação no nariz, garganta e pulmões. O contato físico com este sal pode causar irritação na pele e nos olhos; Além disso, o contato prolongado com o último pode causar manchas acastanhadas e lesões oculares.

A ingestão repetida pode causar náuseas, vômitos, dor de estômago, constipação e movimentos intestinais irregulares.

Os sinais de envenenamento por sulfato ferroso incluem: fezes pretas ou com sangue; pele e unhas azuladas; mudanças no volume de urina excretada; desmaio; boca ou olhos secos; dor no peito; comer; dificuldade respiratória.

Além disso, podem ocorrer batimento cardíaco rápido e irregular, aumento da sede e da fome, palidez incomum e falta de ar.

Coagulação alterada é uma indicação de envenenamento por sulfato ferroso, com prolongamento do tempo de trombina, protrombina e tromboplastina parcial sendo observado.

Os estudos realizados sobre o efeito do sulfato ferroso em músculos isolados do coração de coelhos, permitiram observar que ele produziu uma redução na tensão máxima desenvolvida pelos músculos cardíacos estudados, bem como na velocidade máxima de desenvolvimento da tensão.

Formulários

Na agricultura

-É usado como pesticida para controlar a pitada do trigo e a decomposição das árvores frutíferas.

-É utilizado no tratamento da clorose, doença caracterizada pela coloração amarelada das folhas, causada pela alcalinidade dos solos.

-Sulfato ferroso controla a alcalinidade, diminuindo o pH dos solos.

- Elimina musgo e condiciona o gramado.

Como reagente e na indústria

Dentro dos usos do FeSO₄ como reagente e na indústria existem os seguintes:

-Reagente analítico

- Material bruto para obtenção de ferrita e óxido de ferro magnético

-Ingrediente para a elaboração do pigmento azul inorgânico

-Reagente redutor de ácido nítrico, cloro e cromo

- Na fabricação de outros sulfatos

-É utilizado em banhos de galvanoplastia com ferro

- Conservante de madeira

- Em gravuras de alumínio

- Análise qualitativa de nitratos (teste amarelo marrom por oxidação de Fe²⁺)

-Catalisador de polimerização

-Usado como um precursor para a síntese de outros ferros

-É usado industrialmente como um fixador de manchas

-Na fabricação de corante de ferro

-Mordiente na coloração de lã

-Para dar à madeira de bordo uma cor prateada

-Catalisador de ferro na reação de Fenton

Na medicina e para fortificação de alimentos

É usado no tratamento da anemia ferropriva, na dose de 150-300 mg de sulfato ferroso, três vezes ao dia, que produz aumento perceptível da concentração de hemoglobina em uma semana de tratamento.

Também foi recomendado para uso em mulheres grávidas como um suplemento à dieta. O sulfato ferroso tem sido usado como adstringente na cicatrização de feridas em bovinos.

Outras

É utilizado no tratamento de efluentes por floculação e também na eliminação do fosfato dessas águas. O sulfato ferroso heptahidratado é utilizado na identificação dos tipos de fungos.

Referências

CR Scientific. (s.f.). Preparação laboratorial de sulfato ferroso. Recuperado de: crscientific.com
Werner H. Baur. (1964). Na química cristalina dos hidratos de sal. III. A determinação da estrutura cristalina de FeSO₄.7H₂Ou (melanterita). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
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Marks Lynn. (19 de dezembro de 2014). O que é sulfato ferroso (Feosol)? Cada saúde. Recuperado de: dailyhealth.com
Wikipedia. (2019). Sulfato de ferro (II). Recuperado de: en.wikipedia.org