Demir(II) sülfat

Demir(II) sülfat veya demir sülfat FeSO4xH2O formülüne sahip bir dizi tuz anlamına gelir. Bu bileşikler en yaygın olarak heptahidrat (x = 7) olarak bulunursa da x için birkaç değer bilinmektedir. Hidratlı form tıp alanında demir eksikliğini tedavi etmek ve ayrıca endüstriyel uygulamalar için kullanılır. Antik çağlardan beri, Zaç-ı Kıbrıs ve yeşil vitriyol (vitriyol, sülfat için eski bir isimdir) olarak bilinen, mavi-yeşil heptahidrat (7 molekül su içeren hidrat) bu maddenin en yaygın şeklidir. Tüm demir(II) sülfatlar suda çözünerek oktahedral moleküler geometriye sahip ve paramanyetik olan aynı akua kompleksi [Fe(H2O)6]2+ verir.
Dünya Sağlık Örgütünün Temel İlaçlar Listesinde yer almaktadır. 2019 yılında, 6 milyondan fazla reçeteyle Amerika Birleşik Devletlernde en sık reçete edilen 103. ilaç oldu.
Kullanımı
Endüstriyel olarak, demir sülfat esas olarak diğer demir bileşiklerinin öncüsü olarak kullanılır. Bir indirgeyici madde olması nedeniyle çimentodaki kromatın daha az zehirli Cr(III) bileşiklerine indirgenmesi için yararlıdır. Tarihsel olarak demir sülfat, tekstil endüstrisinde bir boya sabitleyicisi olarak yüzyıllardır kullanılmışır. Tarihsel olarak deriyi karartmak için ve demir mazı mürekkebinin bir bileşeni olarak kullanılır. Yeşil vitriyolün (Demir(II) sülfat) damıtılmasıyla sülfürik asitin (' vitriyol yağı, zaç yağı') hazırlanması en az 700 yıldır bilinmektedir.
Tıbbi kullanımı
Bitki besleme
Demir(II) sülfat, bitkilerin toprağın besin maddelerine erişebilmeleri için yüksek alkali bir toprağın pHını düşürmek için bir toprak düzenleyicisi olarak demir sülfat adıyla satılmaktadır.
Bahçe tarımında demir klorozu tedavi etmek için kullanılır. Ferrik EDTA kadar hızlı hareket etmese de etkileri daha uzun sürelidir. Kompostla karıştırılabilir ve yıllarca bir stok gübre olarak çalışması için toprağın içine gömülebilir. Demir sülfat, çim düzenleyicisi olarak kullanılabilir. Golf sahasında simli iplik yosununu yok etmek için de kullanılabilir.
Pigment ve el sanatları
Demir sülfat, betonu ve bazı kireçtaşlarını ve kumtaşlarını sarımsı pas rengine boyamak için kullanılabilir.
Ağaç işçileri, akçaağaç ahşabına gümüşi bir görünüm vermek için demir sülfat çözeltileri kullanır.
Yeşil vitriyol, mantarların tanımlanmasında da faydalı bir reaktiftir.
Tarihsel kullanımı
Demir sülfat, mürekkeplerin, özellikle de orta çağlardan 18. yüzyılın sonuna kadar kullanılan demir mazı mürekkebinin üretiminde kullanılmıştır. Lakiş mektupları () üzerinde yapılan kimyasal testler, olası demir varlığını gösterdi. Bu harflerin üzerindeki mürekkebin yapımında meşe mazısı ve yeşil vitriyolün kullanılmış olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca, yün boyamada mordan olarak kullanım alanı bulmuştur. 17. Yüzyıldan beri kakmacılık ve parkecilikte kullanılan sert akçaağaç ahşapları demir sülfat kullanılarak yapılır.
18. yüzyılda İngiltere'de indigo boyanın doğrudan uygulanması için iki farklı yöntem geliştirildi ve 19. yüzyıla kadar kullanımda kaldı. Çin mavisi olarak bilinen bunlardan biri demir(II) sülfat içeriyordu. Kumaş üzerine çözünmeyen bir çivit formu bastıktan sonra, çivit, bir dizi demir sülfat banyosunda löko-indigoya indirgendi (daldırmalar arasında havada çivit mavisine yeniden oksitlenme ile). Çin mavisi işlemi keskin tasarımlar yapabilir, ancak diğer yöntemlerin koyu tonlarını üretemezdi.

1850'lerin ikinci yarısında, kollodyon işlemi görüntüleri için bir fotoğraf geliştiricisi olarak demir sülfat kullanıldı.
Hidratlar
Demir(II) sülfat, çeşitli hidrasyon durumlarında bulunabilir ve bu formların birçoğu doğada bulunur.
FeSO4H2O (mineral: szomolnokit, nispeten az rastlanır)
FeSO44H2O (mineral: rozenit, beyaz, nispeten yaygın, melanteritin dehidrasyon ürünü olabilir)
FeSO45H2O (mineral: siderotil, nispeten az rastlanır)
FeSO46H2O (mineral: ferrohekzahidrit, nispeten az rastlanır)
FeSO47H2O (mineral: melanterit, mavi-yeşil, nispeten yaygın)
Sulu çözeltilerin sıcaklığı 56.6 C'ye ulaştığında tetrahidrat stabilize edilir. 64.8 C'de bu çözeltiler hem tetrahidrat hem de monohidrat oluşturur.
Mineral formlar, demir içeren cevher yataklarının oksidasyon bölgelerinde bulunur; pirit, markasit, kalkopirit, v. b. Kömür yangın sahaları gibi ilgili ortamlarda da bulunurlar. Birçoğu hızla kurur ve bazen oksitlenir. Çok sayıda başka, daha karmaşık (ya bazik, hidratlı ve/veya ilave katyonlar içeren) Fe(II)-taşıyan sülfatlar bu tür ortamlarda bulunur ve bunun yaygın bir örneği kopiapittir.
Üretimi ve reaksiyonları
Kaplama veya kaplamadan önce çeliğin finisajında, çelik levha veya çubuk, sülfürik asitli dekapaj banyolarından geçirilir. Bu işlem, yan ürün olarak büyük miktarlarda demir(II) sülfat üretir.
Fe + H2SO4 - FeSO4 + H2
Büyük miktarlardaki bir başka kaynak, sülfat işlemi yoluyla ilmenitten titanyum dioksitin üretilmesinden meydana gelmektedir.
Demir sülfat ayrıca ticari olarak piritin oksidasyonu ile hazırlanır:
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O - 2 FeSO4 + 2 H2SO4
Demirden daha az reaktif olan metallerin sülfat çözeltilerinden yer değiştirmesiyle üretilebilir:
CuSO4 + Fe - FeSO4 + Cu
Reaksiyonlar
Suda çözündükten sonra, demir sülfatlar, neredeyse renksiz, paramanyetik bir iyon olan metal akuo kompleksi [Fe(H2O)6]2+ oluşturur.
Demir(II) sülfat ısıtıldığında, önce kristalleşme suyunu kaybeder ve orijinal yeşil kristaller beyaz susuz bir katıya dönüştürülür. Daha fazla ısıtıldığında, susuz madde kükürt dioksit ve kükürt trioksite ayrışır ve geriye kırmızımsı kahverengi bir demir(III) oksit bırakır. Demir(II) sülfatın termolizi yaklaşık 680 C'de başlar.
2FeSO_4->[\Delta]Fe_2O_3 + SO_2 + SO_3
Diğer demir(II) tuzları gibi, demir(II) sülfat da bir indirgeyici maddedir. Örneğin, nitrik asiti azot monoksite ve kloru klorüre indirger.
6 FeSO4 + 3 H2SO4 + 2 HNO3 - 3 Fe2(SO4)3 + 4 H2O + 2 NO
6 FeSO4 + 3 Cl2 - 2 Fe2(SO4)3 + 2 FeCl3
Hafif indirgeme gücü organik sentezde değerlidir. Fenton reaktifinin demir katalizör bileşeni olarak kullanılır.