硫酸亚铁
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| 硫酸亚铁 | |
|---|---|
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| |
| IUPAC名 Iron(II) sulfate 硫酸铁(II) | |
| 别名 | 绿矾 |
| 识别 | |
| CAS号 | 7720-78-7  17375-41-6  7782-63-0
|
| PubChem | 24393 62712 62662 |
| ChemSpider | 22804, 56459, 22804 |
| SMILES |
|
| InChI |
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| InChIKey | BAUYGSIQEAFULO-NUQVWONBAS |
| UN编号 | 3077 |
| ChEBI | 75832 |
| RTECS | NO8500000（无水合物） NO8510000（七水合物） |
| 性质 | |
| 化学式 | FeSO4·H2O; FeSO4·4H2O; FeSO4·5H2O; FeSO4·7H2O |
| 摩尔质量 | (无水物)151.908 g/mol (一水合物)169.923 g/mol (四水合物)224.120 g/mol (五水合物)242.135 g/mol (七水合物)278.05 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 蓝绿色或白色晶体 |
| 密度 | 1.898 克/立方公分 |
| 熔点 | 64°C |
| 沸点 | 90°C 生成FeSO4·H2O |
| 溶解性（其他溶剂） | 可溶 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
硫酸亚铁（英语：iron(II) sulfate）或称亚铁硫酸盐（英语：ferrous sulfate），指的是一系列化学式为 FeSO4·xH2O的盐类。这些化合物最常见的是七水合物（x = 7），但也存在其他水合程度的变体。水合物形式在医学上用于治疗或预防缺铁，并广泛应用于工业领域。
自古以来，它就被称为"绿矾"（copperas或green vitriol，矾（Vitriol）是涵盖一类金属硫酸盐化合物的通用化学名称，最初指的是铁或铜的硫酸盐）。蓝绿色的七水合物（含有7个水分子）是这种物质最常见的形式。所有硫酸亚铁都能溶于水，形成相同的六水合亚铁离子（水错合物） [Fe(H2O)6]2+，其具有八面体形分子构型并呈顺磁性。
"绿矾"这个名称源于过去硫酸铜被称为"蓝绿矾"（blue copperas），或许是类比于此，硫酸亚铁和硫酸锌分别被称为"绿绿矾"和"白绿矾"。[1]
硫酸亚铁已列入世界卫生组织基本药物标准清单之中。[2]于2022年，它在美国最常使用处方药中排名第107位，开立的处方笺数量超过600万份。[3][4]
用途
[编辑]硫酸亚铁在工业上的主要用途是作为其他铁化合物的前驱物。它是一种还原剂，可将水泥中的铬酸盐还原为毒性较低的三价铬化合物。在过往数百年，硫酸亚铁在纺织工业中被用作媒染剂（主要用途是将染料固定在纤维或组织上）。它在史上也被用于鞣黑皮革，并作为铁胆墨水的成分。[5]透过蒸馏绿矾（硫酸亚铁）制备硫酸（"矾油"）的技术，至少已有700年的历史。
医学用途
[编辑]植物生长
[编辑]硫酸亚铁是一种土壤改良剂，[6]用于降低高碱性土壤的pH值，让植物能吸收土壤中的养分。[7]
它在园艺的用途为治疗缺绿病。[8]虽然硫酸亚铁的作用不如乙二胺四乙酸铁快速，但效果更持久。它可与堆肥混合后埋入土壤中，形成一个能维持多年的铁质储存。[9]硫酸亚铁可用作草坪调理剂。[9]它还可用于消除高尔夫球场果岭上的真藓。[10]
颜料和工艺
[编辑]硫酸亚铁可用于将混凝土和一些石灰石及砂岩染成黄锈色。[11]
木工使用硫酸亚铁溶液将枫木染成银色色调。
史上用途
[编辑]硫酸亚铁曾被用于制造墨水，其中最著名的是铁胆墨水，这种墨水从中世纪一直使用到18世纪末。对拉吉书信（约公元前588-586年）进行的化学测试，显示其中可能含有铁。[13]推测可能是橡树瘿和绿矾被用于制作这些信件所用的墨水。[14]它还被用作羊毛染色的媒染剂。自17世纪以来，镶嵌工艺及拼花地板中使用的材料花心木）也用到硫酸亚铁。
英国于18世纪时开发两种直接应用靛蓝染料的方法，一直沿用到19世纪。其中一种称为"中国蓝"（china blue），用到硫酸亚铁。在将不溶性形式的靛蓝印在织物上后，靛蓝在硫酸亚铁的一系列浸泡中被还原为还原靛蓝（在浸泡之间，于空气中重新氧化为靛蓝）。中国蓝工艺可制出清晰的图案，但无法产生其他靛蓝染色法那样的深色调。
硫酸亚铁于1850年代后半叶被用作火棉胶工艺影像的摄影显影剂。[15]
水合物
[编辑]硫酸亚铁有多种水合形式，这些形式有些在自然界中存在，有些则是人工合成。
- FeSO4·H2O (矿物: 水硫酸亚铁矿,[16]相对稀有, 单斜晶系[17])
- FeSO4·H2O (一种在压力超过6.2 吉帕时仍能保持稳定的合成化合物。 三斜晶系[17])
- FeSO4·4H2O (矿物: 水硫酸亚铁矿,[18][19]呈白色，相对常见，可能是水绿矾（melanterite）的脱水产物，属于单斜晶系。[20])
- FeSO4·5H2O (矿物: 铁矾,[21][22]相对稀有, 三斜晶系[23])
- FeSO4·6H2O (矿物: 水绿矾,[24][25]很稀有，单斜晶系[23])
- FeSO4·7H2O (矿物: 水绿矾,[26][27]蓝绿色，相对常见，单斜晶系[28])
当水溶液温度达到56.6°C（133.9°F）时，四水合物会趋于稳定。当温度达到64.8°C（148.6°F）时，这些溶液会同时产生四水合物和一水合物。[29]
这些矿物形态常见于含铁矿床的氧化带，例如黄铁矿、白铁矿、黄铜矿等。它们也存在于相关环境，像是煤炭燃烧地点。许多矿物会快速脱水，有时也会氧化。在这些环境中，还存在许多其他更复杂的含铁(II)硫酸盐（可能是碱性、水合，或含有额外的阳离子），复水铁矾就是一个常见例子。[30]
生产与反应
[编辑]在钢材镀层或涂层前的精整过程中，钢板或钢棒会通过硫酸的酸洗槽。这种处理会产生大量的副产品 - 硫酸亚铁。[31]
- 2 FeS
2 + 7 O
2 + 2 H
2O → 2 FeSO
4 + 2 H
2SO
4
- 2 FeS
2 + 7 O
2 + 2 H
2O → 2 FeSO
4 + 2 H
2SO
4
它也可透过从其硫酸盐溶液中置换活性低于铁的金属来生产：
- CuSO
4 + Fe → FeSO
4 + Cu
反应
[编辑]
硫酸亚铁溶于水后，会形成水错合物[Fe(H2O)6]2+</sup，此离子近乎无色且具顺磁性。
当硫酸亚铁受热时，会先失去结晶水，原本的绿色晶体会转变为白色的固体无水物。继续加热，此无水物质会分解成二氧化硫和三氧化硫，并留下红棕色的氧化铁(III)。硫酸亚铁的热分解约在680°C（1,256°F）时开始。
- 2 FeSO
4 Fe
2O
3 + SO
2 + SO
3
硫酸亚铁与其他亚铁盐相同，具有还原性。举例来说，它可将硝酸还原成一氧化氮，并将氯还原成氯离子：
- 6 FeSO
4 + 3 H
2SO
4 + 2 HNO
3 → 3 Fe
2(SO
4)
3 + 4 H
2O + 2 NO - 6 FeSO
4 + 3 Cl
2 → 2 Fe
2(SO
4)
3 + 2 FeCl
3
硫酸亚铁的温和还原性在有机合成中相当有用。[33]它也是芬顿试剂中铁催化剂的成分。
硫酸亚铁可利用铈量滴定法进行检测，此为印度药典局的官方用法。此方法使用试亚铁灵溶液，在滴定过程中，颜色会呈现由红转浅绿的变化。[34]
参见
[编辑]- 硫酸铁，是铁（III）的硫酸盐
- 硫酸铜
- 硫酸亚铁铵, 一种蓝绿色的无机复盐,俗名为莫尔盐
- 胆矾
- 伊弗拉姆·西尔，一位18世纪的德国裔瑞典化学家和药剂师，以制造硫酸亚铁（green vitriol）而知名。[35]
参考文献
[编辑]- ^ Brown, Lesley. The New shorter Oxford English dictionary on historical principles. Oxford [Eng.]: Clarendon. 1993. ISBN 0-19-861271-0.
- ^ World Health Organization. The selection and use of essential medicines 2023: web annex A: World Health Organization model list of essential medicines: 23rd list (2023). Geneva: World Health Organization. 2023. hdl:10665/371090
. WHO/MHP/HPS/EML/2023.02.
- ^ The Top 300 of 2022. ClinCalc. [2024-08-30]. （原始内容存档于2024-08-30）.
- ^ Ferrous Sulfate Drug Usage Statistics, United States, 2013 - 2022. ClinCalc. [2024-08-30].
- ^ British Archaeology magazine. http://www.archaeologyuk.org/ba/ba66/feat2.shtml (archive)
- ^ Why Use Ferrous Sulfate for Lawns?. [2018-04-14].
- ^ Acid or alkaline soil: Modifying pH - Sunset Magazine. www.sunset.com. 2004-09-03 [2018-04-14].
- ^ Koenig, Rich and Kuhns, Mike: Control of Iron Chlorosis in Ornamental and Crop Plants. (Utah State University, Salt Lake City, August 1996) p.3
- ^ 9.0 9.1 Handreck, Kevin. Gardening Down Under: A Guide to Healthier Soils and Plants 2nd. Collingwood, Victoria: CSIRO Publishing. 2002: 146–47. ISBN 0-643-06677-2.
- ^ Controlling moss in putting greens by Cook, Tom; McDonald, Brian; and Merrifield, Kathy.
- ^ How To Stain Concrete with Iron Sulfate
- ^ Svrček, Mirko. A color guide to familiar mushrooms. 2nd. London: Octopus Books. 1975: 30. ISBN 0-7064-0448-3.
- ^ Torczyner, Lachish Letters, pp. 188–95
- ^ Hyatt, The Interpreter's Bible, 1951, volume V, p. 1067
- ^ Brothers, Alfred. Photography: its history, processes. London: Griffin. 1892: 257. OCLC 558063884.
- ^ Ralph, Jolyon; Chautitle, Ida. Szomolnokite. Mindat.org. [2014-08-03].
- ^ 17.0 17.1 Meusburger, Johannes. Transformation mechanism of the pressure-induced C2/c-to-P transition in ferrous sulfate monohydrate single crystals. Journal of Solid State Chemistry. September 2019, 277: 240–252. S2CID 197070809. doi:10.1016/j.jssc.2019.06.004.
- ^ Rozenite Mineral Data. [2014-08-03].
- ^ Rozenite.
- ^ Meusburger, Johannes. Low-temperature crystallography and vibrational properties of rozenite (FeSO4·4H2O), a candidate mineral component of the polyhydrated sulfate deposits on Mars (PDF). September 2022.
- ^ Siderotil Mineral Data. [2014-08-03].
- ^ Siderotil.
- ^ 23.0 23.1 Jambor JL, Nordstrom DK, Alpers CN. Metal-sulfate Salts from Sulfide Mineral Oxidation. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2000, 40 (1): 303–350 [2022-11-18]. Bibcode:2000RvMG...40..303J. doi:10.2138/rmg.2000.40.6.
- ^ Ferrohexahydrite Mineral Data. [2014-08-03].
- ^ Ferrohexahydrite.
- ^ Melanterite Mineral Data. [2014-08-03].
- ^ Melanterite.
- ^ Peterson, RC. THE RELATIONSHIP BETWEEN Cu CONTENT AND DISTORTION IN THE ATOMIC STRUCTURE OF MELANTERITE FROM THE RICHMOND MINE, IRON MOUNTAIN, CALIFORNIA (PDF). 2003.
- ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. Solubilities of Inorganic and Organic Compounds 2nd. New York: D. Van Nostrand Company. 1919: 343.
- ^ Copiapite.
- ^ Wildermuth, Egon; Stark, Hans; Friedrich, Gabriele; Ebenhöch, Franz Ludwig; Kühborth, Brigitte; Silver, Jack; Rituper, Rafael, Iron Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005
- ^ Lowson, Richard T. Aqueous oxidation of pyrite by molecular oxygen. Chem. Rev. 1982, 82 (5): 461–497. doi:10.1021/cr00051a001.
- ^ Lee Irvin Smith; J. W. Opie. o-Aminobenzaldehyde. Org. Synth. 1948, 28: 11. doi:10.15227/orgsyn.028.0011.
- ^ Al-Obaidi, Ali Hussein Mustafa. ASSAY OF FERROUS SULPHATE (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2023-09-29）.
- ^ Pryce, William. Mineralogia Cornubiensis; a Treatise on Minerals, Mines and Mining. London: Phillips. 1778: 33.
外部链接
[编辑]
- Product Information. Chemical Land21. 10 January 2007.
Hunt, T. Sterry. Copperas. The American Cyclopædia. 1879.
