SOLFATO DI FERRO (FESO4): STRUTTURA, PROPRIETÀ, SINTESI - CHIMICA - 2026

Il solfato di ferro è un sale inorganico avente la formula chimica FeSO ₄ . È costituito da un solido cristallino di colore variabile, ottenuto industrialmente come sottoprodotto della lavorazione dell'acciaio.

Si trova in natura in diverse forme, la più comune è il solfato ferroso eptaidrato, FeSO ₄ · 7H ₂ O ("vetriolo verde", presente nel minerale melenterite). Questo idrato si distingue facilmente per il colore verde-bluastro dei suoi cristalli (immagine in basso). Altri idrati hanno la formula generale FeSO ₄ · xH ₂ O, dove x varia da 1 a 7.

Cristalli di solfato di ferro eptaidrato. Fonte: Leiem

Il solfato ferroso eptaidrato perde molecole d'acqua per riscaldamento e può essere trasformato in altre forme di solfato ferroso; quindi, riscaldato a 57 ºC, perde tre molecole di acqua e si trasforma in solfato ferroso tetraidrato. Quanti in totale puoi perdere? Sette molecole d'acqua, cioè troppa acqua.

Il solfato ferroso è utilizzato nel trattamento e nella prevenzione dell'anemia da carenza di ferro. Tuttavia, può avere effetti tossici, quindi devi stare attento nel suo dosaggio.

D'altra parte, questo sale di ferro ha numerosi usi e applicazioni che includono la colorazione di materiale tessile e pelle; agente riducente chimico; dosimetro per radiazioni; agente di conservazione del legno. Viene anche utilizzato nella prevenzione della clorosi nelle piante e nei processi di incisione e litografia.

FeSO ₄ può essere ossidato in aria a solfato di ferro (III), Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ a una velocità che può essere aumentata dalla temperatura, dalla luce o da un aumento del pH.

Molte delle proprietà fisiche e chimiche del solfato ferroso, come la solubilità in acqua, il punto di fusione, il tipo di cristalli che forma e la densità, dipendono dal numero di molecole d'acqua incorporate nei cristalli; vale a dire dei suoi idrati.

Struttura del solfato di ferro

Struttura di FeSO4 · 7H2O. Fonte: Smokefoot

La formula chimica FeSO ₄ evidenzia che questo sale è composto da ioni Fe ²⁺ e SO ₄ ^2- in rapporto 1: 1. Entrambi gli ioni interagiscono attraverso forze elettrostatiche in modo tale da essere disposti in un sistema cristallino ortorombico; che, logicamente, corrisponde al sale anidro.

Nell'immagine in alto, invece, è mostrata la struttura di FeSO ₄ · 7H ₂ O. La sfera arancione rappresenta il catione Fe ²⁺ , che, come si può vedere, si coordina con sei molecole d'acqua a formare un ottaedro. La ^carica Fe ²⁺ attrae l'anione SO ₄ ^2- , e questo a sua volta, se osservato, forma un legame idrogeno con la settima molecola d'acqua.

La settima molecola d'acqua (quella che è distante dall'ottaedro), forma anche un altro ponte di idrogeno con un'altra molecola d'acqua appartenente a un ottaedro vicino. Il risultato di queste interazioni è che il cristallo cambia da ortorombico a monoclino.

Man mano che i cristalli anidri di FeSO ₄ si idratano, gli anioni SO ₄ ^2- attorno a Fe ²⁺ vengono sostituiti da molecole H ₂ O. Queste sostituzioni disturbano gli elettroni d del ferro, costringendoli a passare attraverso diversi livelli di energie; responsabili dei cambiamenti di colore dal bianco al verde bluastro.

Acidità

Alcuni anioni SO ₄ ^2- possono essere protonati dal mezzo acido. Di conseguenza, all'interno dei cristalli di FeSO ₄ · 7H ₂ O possono esserci molecole di H ₂ SO ₄ se il pH è molto acido; e quindi, toccare questi bellissimi cristalli in tali condizioni può provocare gravi ustioni.

Proprietà fisiche e chimiche

Nomi

Solfato ferroso o solfato di ferro (II)

Formula molecolare

-Solfato ferroso anidro (FeSO ₄ )

-Ferrous solfato eptaidrato (FeSO ₄ .7H ₂ O)

Peso molecolare

Varia con il grado di idratazione del solfato. Ad esempio, il solfato di ferro eptaidrato ha un peso molecolare di 278,02 g / mol; mentre quello anidro ha un peso molecolare di 151,91 g / mol.

Aspetto fisico

Varia anche con il grado di idratazione. Ad esempio, la forma anidra ha cristalli ortorombici bianchi; mentre nella forma eptaidra i cristalli sono monoclina blu-verdastri.

Odore

Gabinetto

Densità

Il solfato ferroso anidro è la forma di sale più densa (3,65 g / cm ³ ). La forma eptaidrata, invece, è la meno densa (1.895 g / cm ³ ).

Punto di fusione

Allo stesso modo, questo varia a seconda del grado di idratazione. La forma anidra ha un punto di fusione di 680 ° C (1.856 ° F, 973 K) e la forma eptaidrata, 60-64 ° C (140-147 ° F, 333-337 K).

Solubilità dell'acqua

-Forma monoidrata: 44,69 g / 100 ml di acqua (77 ºC)

-Formato eptaidrato 51,35 g / 100 ml di acqua (54 ºC).

Solubilità in alcool

Insolubile.

Pressione del vapore

1,95 kPa (forma eptaidrata)

Indice di rifrazione

1.591 (monoidrato) e 1.471 (eptaidrato).

Stabilità

All'aria può ossidarsi rapidamente e si ricopre di un colore giallo-bruno, che indica la presenza del catione Fe ³⁺ . Il tasso di ossidazione è aumentato dall'aggiunta di alcali o dall'esposizione alla luce.

Decomposizione

Quando riscaldato fino alla decomposizione emette fumi tossici di anidride solforosa e anidride solforica, lasciando un ossido di ferro rossastro come residuo.

Reazioni

È un agente riducente che agisce sull'acido nitrico riducendolo a monossido di azoto. Allo stesso modo, riduce il cloro a cloruro e le forme tossiche di cromo presenti nel cemento a cromo (III), di minore tossicità.

Sintesi

Dalla lana d'acciaio

Il solfato ferroso viene prodotto facendo reagire l'acciaio (Fe) con l'acido solforico. Nel metodo descritto si segue la seguente procedura: si utilizza l'acciaio sotto forma di lana d'acciaio, previamente sgrassata con acetone.

La lana d'acciaio viene quindi posta in un becher di vetro e completamente rivestita con acido solforico al 30-40%, consentendo la digestione acida per diverse ore; finché la lana d'acciaio scompare. È possibile aggiungere altra lana d'acciaio e ripetere più volte la procedura.

I cristalli verdi che possono essersi formati vengono ridisciolti usando acqua acidificata a pH 1-2 con acido solforico. Questa soluzione viene filtrata su carta da filtro e il pH viene regolato aggiungendo carbonato di sodio. La soluzione viene immagazzinata, per evitare il suo contatto con l'ossigeno, e quindi scoraggiare l'ossidazione di Fe ²⁺ a Fe ³⁺

Successivamente il filtrato viene sottoposto ad evaporazione ad una temperatura compresa tra 80-90 ºC. La procedura viene eseguita in capsule di Pietri poste su una piastra riscaldante. Quindi, i cristalli verdi formati vengono raccolti, che possono essere portati in un essiccatore per completare la loro disidratazione.

Dalla pirite

Il solfato ferroso è anche prodotto dall'ossidazione della pirite (FeS ₂ ).

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

rischi

L'inalazione di FeSO ₄ provoca irritazione al naso, alla gola e ai polmoni. Il contatto fisico con questo sale può causare irritazione alla pelle e agli occhi; inoltre il contatto prolungato con quest'ultimo può provocare una macchia brunastra e danni agli occhi.

L'ingestione ripetuta può causare nausea, vomito, mal di stomaco, costipazione e movimenti intestinali irregolari.

I segni di avvelenamento da solfato ferroso includono: feci nere o sanguinolente; pelle e unghie bluastre; cambiamenti nel volume di urina escreta; svenimento; bocca o occhi asciutti; dolore al petto; mangiare; problema respiratorio

Inoltre, possono verificarsi battito cardiaco accelerato e irregolare, aumento della sete e della fame, pallore insolito e mancanza di respiro.

La coagulazione alterata è un'indicazione di avvelenamento da solfato ferroso, con il prolungamento dei tempi di trombina, protrombina e tromboplastina parziale osservati.

Gli studi effettuati sull'effetto del solfato ferroso sui muscoli isolati del cuore dei conigli, hanno permesso di osservare che produceva una riduzione della tensione massima sviluppata dai muscoli cardiaci studiati, nonché la massima velocità di sviluppo della tensione.

applicazioni

In agricoltura

-Viene utilizzato come pesticida per controllare il pizzico di grano e la decomposizione degli alberi da frutto.

-Viene utilizzato nel trattamento della clorosi, una malattia caratterizzata dal colore giallastro delle foglie, causata dall'alcalinità dei terreni.

-Il solfato ferroso controlla l'alcalinità, abbassando il pH dei terreni.

- Elimina il muschio e condiziona il prato.

Come reagente e nell'industria

Tra gli usi di FeSO ₄ come reagente e nell'industria ci sono i seguenti:

-Reagente analitico

-Materiale grezzo per ottenere ferrite e ossido di ferro magnetico

-Ingrediente per l'elaborazione del pigmento inorganico blu

-Reagente riducente acido nitrico, cloro e cromo

-Nella produzione di altri solfati

-Viene utilizzato in bagni galvanici con ferro

-Conservante del legno

-In incisioni su alluminio

-Analisi qualitativa dei nitrati (test giallo bruno per ossidazione di Fe ²⁺ )

-Catalizzatore di polimerizzazione

-Viene utilizzato come precursore della sintesi di altri ferri

-Viene utilizzato industrialmente come fissatore di macchie

-Nella produzione di tintura di ferro

-Mordente nella colorazione della lana

-Per dare al legno d'acero un colore argento

-Catalizzatore di ferro nella reazione di Fenton

In medicina e per fortificare il cibo

Viene utilizzato nel trattamento dell'anemia da carenza di ferro, utilizzando una dose di 150-300 mg di solfato ferroso, tre volte al giorno, che produce un aumento percettibile della concentrazione di emoglobina in una settimana di trattamento.

Il suo utilizzo è stato consigliato anche nelle donne in gravidanza come supplemento alla loro dieta. Il solfato ferroso è stato utilizzato come astringente nella guarigione delle ferite nei bovini.

Altri

Viene utilizzato nel trattamento delle acque reflue mediante flocculazione e anche per l'eliminazione dei fosfati da queste acque. Il solfato ferroso eptaidrato viene utilizzato per l'identificazione dei tipi di funghi.

Riferimenti

1. CR Scientific. (Sf). Preparazione di laboratorio di solfato ferroso. Estratto da: crscientific.com
2. Werner H. Baur. (1964). Sulla chimica cristallina degli idrati salini. III. La determinazione della struttura cristallina di FeSO ₄ .7H ₂ O (melanterite). Acta Cryst. doi.org/10.1107/S0365110X64003000
3. PubChem. (2019). Solfato ferroso eptaidrato. Estratto da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Marks Lynn. (19 dicembre 2014). Cos'è il solfato ferroso (Feosol)? Ogni salute. Estratto da: dailyhealth.com
5. Wikipedia. (2019). Solfato di ferro (II). Estratto da: en.wikipedia.org