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 |
|
| 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。 | |
硫酸亞鐵（英語：iron(II) sulfate）或稱亞鐵硫酸鹽（英語：ferrous sulfate），指的是一系列化學式為 FeSO4·xH2O的鹽類。這些化合物最常見的是七水合物（x = 7），但也存在其他水合程度的變體。水合物形式在醫學上用於治療或預防缺鐵，並廣泛應用於工業領域。
自古以來，它就被稱為"綠礬"（copperas或green vitriol，礬（Vitriol）是涵蓋一類金屬硫酸鹽化合物的通用化學名稱，最初指的是鐵或銅的硫酸鹽）。藍綠色的七水合物（含有7個水分子）是這種物質最常見的形式。所有硫酸亞鐵都能溶於水，形成相同的六水合亞鐵離子（水錯合物） [Fe(H2O)6]2+，其具有八面體形分子構型並呈順磁性。
"綠礬"這個名稱源於過去硫酸銅被稱為"藍綠礬"（blue copperas），或許是類比於此，硫酸亞鐵和硫酸鋅分別被稱為"綠綠礬"和"白綠礬"。[1]
硫酸亞鐵已列入世界衛生組織基本藥物標準清單之中。[2]於2022年，它在美國最常使用處方藥中排名第107位，開立的處方箋數量超過600萬份。[3][4]
用途
[编辑]硫酸亞鐵在工業上的主要用途是作為其他鐵化合物的前驅物。它是一種還原劑，可將水泥中的鉻酸鹽還原為毒性較低的三價鉻化合物。在過往數百年，硫酸亞鐵在紡織工業中被用作媒染劑（主要用途是將染料固定在纖維或組織上）。它在史上也被用於鞣黑皮革，並作為鐵膽墨水的成分。[5]透過蒸餾綠礬（硫酸亞鐵）製備硫酸（"礬油"）的技術，至少已有700年的歷史。
醫學用途
[编辑]植物生長
[编辑]硫酸亞鐵是一種土壤改良劑，[6]用於降低高鹼性土壤的pH值，讓植物能吸收土壤中的養分。[7]
它在園藝的用途為治療缺綠病。[8]雖然硫酸亞鐵的作用不如乙二胺四乙酸鐵快速，但效果更持久。它可與堆肥混合後埋入土壤中，形成一個能維持多年的鐵質儲存。[9]硫酸亞鐵可用作草坪調理劑。[9]它還可用於消除高爾夫球場果嶺上的真蘚。[10]
顏料和工藝
[编辑]硫酸亞鐵可用於將混凝土和一些石灰石及砂岩染成黃鏽色。[11]
木工使用硫酸亞鐵溶液將楓木染成銀色色調。
史上用途
[编辑]硫酸亞鐵曾被用於製造墨水，其中最著名的是鐵膽墨水，這種墨水從中世紀一直使用到18世紀末。對拉吉書信（約公元前588-586年）進行的化學測試，顯示其中可能含有鐵。[13]推測可能是橡樹癭和綠礬被用於製作這些信件所用的墨水。[14]它還被用作羊毛染色的媒染劑。自17世紀以來，鑲嵌工藝及拼花地板中使用的材料花心木）也用到硫酸亞鐵。
英國於18世紀時開發兩種直接應用靛藍染料的方法，一直沿用到19世紀。其中一種稱為"中國藍"（china blue），用到硫酸亞鐵。在將不溶性形式的靛藍印在織物上後，靛藍在硫酸亞鐵的一系列浸泡中被還原為還原靛藍（在浸泡之間，於空氣中重新氧化為靛藍）。中國藍工藝可製出清晰的圖案，但無法產生其他靛藍染色法那樣的深色調。
硫酸亞鐵於1850年代後半葉被用作火棉膠工藝影像的攝影顯影劑。[15]
水合物
[编辑]硫酸亞鐵有多種水合形式，這些形式有些在自然界中存在，有些則是人工合成。
- FeSO4·H2O (礦物: 水硫酸亞鐵礦,[16]相對稀有, 單斜晶系[17])
- FeSO4·H2O (一種在壓力超過6.2 吉帕時仍能保持穩定的合成化合物。 三斜晶系[17])
- FeSO4·4H2O (礦物: 水硫酸亞鐵礦,[18][19]呈白色，相對常見，可能是水綠礬（melanterite）的脫水產物，屬於單斜晶系。[20])
- FeSO4·5H2O (礦物: 鐵礬,[21][22]相對稀有, 三斜晶系[23])
- FeSO4·6H2O (礦物: 水綠礬,[24][25]很稀有，單斜晶系[23])
- FeSO4·7H2O (礦物: 水綠礬,[26][27]藍綠色，相對常見，單斜晶系[28])
當水溶液溫度達到56.6°C（133.9°F）時，四水合物會趨於穩定。當溫度達到64.8°C（148.6°F）時，這些溶液會同時產生四水合物和一水合物。[29]
這些礦物形態常見於含鐵礦床的氧化帶，例如黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦等。它們也存在於相關環境，像是煤炭燃燒地點。許多礦物會快速脫水，有時也會氧化。在這些環境中，還存在許多其他更複雜的含鐵(II)硫酸鹽（可能是鹼性、水合，或含有額外的陽離子），複水鐵礬就是一個常見例子。[30]
生產與反應
[编辑]在鋼材鍍層或塗層前的精整過程中，鋼板或鋼棒會通過硫酸的酸洗槽。這種處理會產生大量的副產品 - 硫酸亞鐵。[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
它也可透過從其硫酸鹽溶液中置換活性低於鐵的金屬來生產：
- CuSO
4 + Fe → FeSO
4 + Cu
反應
[编辑]
硫酸亞鐵溶於水後，會形成水錯合物[Fe(H2O)6]2+</sup，此離子近乎無色且具順磁性。
當硫酸亞鐵受熱時，會先失去結晶水，原本的綠色晶體會轉變為白色的固體無水物。繼續加熱，此無水物質會分解成二氧化硫和三氧化硫，並留下紅棕色的氧化鐵(III)。硫酸亞鐵的熱分解約在680°C（1,256°F）時開始。
- 2 FeSO
4 Fe
2O
3 + SO
2 + SO
3
硫酸亞鐵與其他亞鐵鹽相同，具有還原性。舉例來說，它可將硝酸還原成一氧化氮，並將氯還原成氯離子：
- 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
硫酸亞鐵的溫和還原性在有機合成中相當有用。[33]它也是芬頓試劑中鐵催化劑的成分。
硫酸亞鐵可利用鈰量滴定法進行檢測，此為印度藥典局的官方用法。此方法使用試亞鐵靈溶液，在滴定過程中，顏色會呈現由紅轉淺綠的變化。[34]
參見
[编辑]- 硫酸鐵，是鐵（III）的硫酸鹽
- 硫酸銅
- 硫酸亞鐵銨, 一種藍綠色的無機複鹽,俗名為莫爾鹽
- 膽礬
- 伊弗拉姆·西爾，一位18世紀的德國裔瑞典化學家和藥劑師，以製造硫酸亞鐵（green vitriol）而知名。[35]
參考文獻
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外部連結
[编辑]
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