آهن(II) سولفات

آهن II سولفات 
Iron(II) sulfate

 
1-مقدمه

آهن II سولفات یا فروس سولفات به دسته ای از نمک ها گفته می شود که دارای فرمول شیمیاییFeSO_4.xH_2 O می باشند. این ترکیبات معمولا به شکل هفت آبه وجود دارند اما x می تواند مقادیر مختلفی به خود بگیرد. فرم آبدار این نمک برای درمان کمبود آهن تجویز می شود و کاربرد پزشکی دارد. همچنین این نمک در صنعت نیز دارای کاربرد است. تمام نمک های آهن II سولفات زمانی که در آب حل می شوند، کمپلکس آبی [Fe(H_2 O)_6 ]^(2+) را تولید می کنند که تقریبا بی رنگ و دارای ژئومتری مولکولی هشت وجهی (Octahedral) می باشد و پارامغناطیس است.

 این نمک در فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت به عنوان یکی از ایمن ترین و موثر ترین داروهای مورد نیاز در یک نظام بهداشتی شناخته می شود. در سال 2019 رتبه ی صد و سوم در لیست رایج ترین داروهای تجویز شده در ایالات متحده آمریکا، مربوط به این نمک بوده است.

2- تاریخچه

رایج ترین شکل فروس سولفات، نمک سبز-آبی هفت آبه (آبدار شده با هفت مولکول آب) آن است که از زمان های قدیم با نام های قلقنت ،قلقند ازخلقیس یونانی، زاج ترکی، زاج سبز شناخته می شده است. نام مس مربوط به زمانی است که نمک مس (II) سولفات به مس آبی شناخته می شد. شاید در قیاس با این نمک بوده که نمک های سولفات آهن (II) و روی را با نام های مس سبز و مس سفید می شناختند. سولفات آهن از نظر تاریخی برای قرن ها در صنعت نساجی به عنوان تثبیت کننده رنگ استفاده می شده است. در طول تاریخ این ترکیب برای سیاه کردن چرم و تولید جوهر گال آهن کاربرد فراوانی داشته است. تولید جوهرهای مختلف با فروس سولفات که مهم ترین آن ها جوهر گال آهن است از قرون وسطی تا پایان قرن هجدهم میلادی ادامه داشته است. بررسی های شیمیایی بر روی نامه هایی که به سال 586 پیش از میلاد بر می گردند، نشانه هایی از وجود آهن در جوهر آن ها را نشان می دهد. حداقل برای هفتصد سال است که می دانیم سولفوریک اسید را که به نام روغن ویترول شناخته می شده، از تقطیر آهن (II) سولفات یا همان ویترول سبز به دست می آوردند. همچنین این ترکیب در رنگرزی پشم، به عنوان ماده ی خشک کننده استفاده می شده است. 

3-کاربردها

1-3-درمانی

از این ترکیب برای تولید مکمل های آهن استفاده می شود.

2-3-صنعت

سولفات آهن عمدتا در صنعت به عنوان پیش ساز برای تولید سایر ترکیبات آهن به کار می رود. این ترکیب در واقع یک عامل کاهنده است و در احیای کرومات موجود در سیمان به ترکیبات کمتر سمی کروم (III) از آن استفاده می‌ شود.

3-3-کشاورزی

سولفات آهن (II) که به عنوان فروس سولفات فروخته می شود، یک اصلاح کننده خاک برای کاهش pH خاک های قلیایی است. این کار باعث می شود گیاهان بتوانند به مواد مغذی خاک دسترسی پیدا کنند. این ترکیب در باغبانی برای درمان کلروز آهن استفاده می شود. اگرچه به اندازه آهن (III) EDTA سریع عمل نمی کند اما مدت اثرات آن طولانی تر است. می توان این نمک را با کمپوست (کودی که از بازیافت مواد ارگانیک به دست می آید) مخلوط کرد و در خاک حفر نمود تا ذخیره ای ایجاد کند که سال ها دوام بیاورد. همچنین به عنوان نرم کننده چمن و خزه کش نیز استفاده می شود.

4-3-رنگدانه و صنایع دستی

از سولفات آهن می توان برای رنگ آمیزی برخی سنگ آهک ها و ماسه سنگ ها استفاده کرد. نجارها برای رنگ آمیزی چوب افرا به رنگ نقره ای از محلول آبی آهن (II) سولفات استفاده می کنند. ویتریول سبز یک معرف خوب برای شناسایی قارچ نیز می باشد.

4- واکنش‌ ها

1-4-تجزیه

با حرارت دادن، آهن (II) سولفات ابتدا آب تبلور خود را از دست می دهد و کریستال های سبز اولیه به یک جامد بی آب سفید رنگ تبدیل می شوند. 

هنگامی که نمک بدون آب بیشتر گرم شود، دی اکسید گوگرد آزاد می کند و یک اکسید آهن (III) قهوه ای مایل به قرمز باقی می گذارد. تجزیه سولفات آهن (II) در حدود 680 درجه سانتیگراد شروع می شود:

2-4- کاهش

آهن (II) سولفات نیز مانند سایر نمک های آهن (II)، یک عامل کاهنده است. به عنوان مثال، نیتریک اسید را به مونوکسید نیتروژن و کلر را به یون کلرید کاهش می دهد:

این نمک قدرت کاهندگی ملایمی دارد، به همین علت در سنتزهای آلی ارشمند است. مولفه کاتالیزور واکنشگر فنتون، در واقع همان آهن (II) سولفات است.

5- روش تولید

1-5-محصول جانبی تولید فولاد

در مرحله پرداخت فولاد، قبل از اینکه آبکاری یا پوشش دادن را انجام دهند، ورقه یا میله های فولاد را با استفاده از سولفوریک اسید، اسید شویی می کنند. این فرایند مقادیر زیادی از آهن (II) سولفات را به عنوان محصول جانبی تولید می کند:

2-5-محصول جانبی تولید نمک تیتانیوم

هنگام تولید تیتانیوم اکسید از ایلمنیت (اکسید تیتانیوم آهن) از طریق فرایند سولفات، مقادیر زیادی از این نمک را تولید می کند.

3-5-اکسیداسیون

سولفات آهن به صورت تجاری نیز با اکسیداسیون پیریت آهن تهیه می شود:

4-5-الکتروشیمی

همچنین در محلول آبی سولفات یک فلز، اگر واکنش پذیری یک فلز کمتر از آهن (II) باشد، میتوان فروس سولفات را از طریق واکنش جابجایی تولید کرد:

6- تحقیقات جدید

تحقیقات اخیر نشان داده است که سیستمی از آهن (II) سولفات به همراه اوزون و گرافن اکساید، کارایی بسیار بالایی برای اکسید کردن الکل ها تحت تابش اولتراسونیک دارد. 

7- نگهداری

این محصول بایستی در یک ظرف با درب محکم ، درمکانی خنک، خشک و با تهویه مناسب نگهداری شود زیرا تعداد آب تبلور های آن ممکن است تغییر کند. نوسان دما در اطراف این محصول باعث اکسیداسیون محصول می گردد. اگر محصول از لایه زرد مایل به قهوه ای پوشیده شده است از آن استفاده نکنید. ظرف این محصول را از موادی که با آن ناسازگار است جدا نگه دارید.

8- ایمنی

بلع این ماده خطرناک است. در برخورد با پوست ایجاد سوزش می کند و در برخورد با چشم آسیب جدی وارد می کند. به همین علت هنگام کار با این ماده از عینک و دستکش ایمنی بایستی استفاده شود. این ماده یک عامل کاهنده است و سریعا وارد واکنش های اکسایش و کاهش می شود, لذا می تواند واکنش های متعددی را در محیط زیست انجام دهد, لذا از ورود آن به محیط زیست بایستی جلوگیری شود.