硫酸亚铁

硫酸亚铁（iron(II) sulfate）或称亚铁硫酸盐（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)62+，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”。

硫酸亚铁已列入世界卫生组织基本药物标准清单之中。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。

## 用途

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。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。

### 植物生长

硫酸亚铁是一种土壤改良剂，用于降低高碱性土壤的pH值，让植物能吸收土壤中的养分。

它在园艺的用途为治疗缺绿病。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。硫酸亚铁可用作草坪调理剂。它还可用于消除高尔夫球场果岭上的真藓。

### 颜料和工艺

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。

木工使用硫酸亚铁溶液将枫木染成银色色调。

绿矾也可作为鉴定蘑菇的有效试剂。

### 史上用途

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。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。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。

## 水合物

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，相对稀有，单斜晶系）
- 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）
- FeSO4·4H2O（矿物：水硫酸亚铁矿，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）
- FeSO4·5H2O（矿物：铁矾，相对稀有，三斜晶系）
- FeSO4·6H2O（矿物：水绿矾，很稀有，单斜晶系）
- FeSO4·7H2O（矿物：水绿矾，蓝绿色，相对常见，单斜晶系）

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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。

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。

## 生产与反应

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。

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O -> 2 FeSO4 + 2 H2SO4

另一大量来源是透过硫酸盐法由钛铁矿生产二氧化钛的过程中。

硫酸亚铁也可透过黄铁矿的氧化作用进行商业制备：

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O -> 2 FeSO4 + 2 H2SO4

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：

CuSO4 + Fe -> FeSO4 + Cu

### 反应

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硫酸亚铁溶于水后，会形成水错合物Fe(H2O)62+，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 FeSO4 Δ Fe2O3 + SO2 + SO3

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 FeSO4 + 3 H2SO4 + 2 HNO3 -> 3 Fe2(SO4)3 + 4 H2O + 2 NO

6 FeSO4 + 3 Cl2 -> 2 Fe2(SO4)3 + 2 FeCl3

硫酸亚铁的温和还原性在有机合成中相当有用。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。

## 参见

- 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。

## 基本资料

- IUPACName：Iron(II) sulfate
- IUPACNameZh：硫酸铁(II)
- 其他名称：绿矾
- CASNo：7720-78-7
- CASNo1：17375-41-6
- CASNo2：7782-63-0
- PDB配体ID：无水物
- index1_label：一水合物
- PDB配体ID：二水合物
- index3_label：七水合物
- testQID：Q288266
- 坐标：Q27276789
- ChemSpiderID：22804
- ChemSpiderID1：56459
- ChemSpiderID3：22804
- UNII：2IDP3X9OUD
- UNII1：RIB00980VW
- UNII2：G0Z5449449
- UNII3：39R4TAN1VT
- PubChem：24393
- PubChem1：62712
- PubChem3：62662
- ChEBI：75832
- ChEMBL：1200830
- RTECS：NO8500000（无水合物）、NO8510000（七水合物）
- 公共医学中心（PMC）：231-753-5
- UNNumber：3077
- 3D模型（JSmol）：O-S(=O)(=O)O-.Fe+2
- InChI：1/Fe.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
- InChIKey：BAUYGSIQEAFULO-NUQVWONBAS
- StdInChI：1S/Fe.H2O4S/c;1-5(2,3)4/h;(H2,1,2,3,4)/q+2;/p-2
- StdInChIKey：BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L
- 化学式：FeSO4·H2O; FeSO4·4H2O; FeSO4·5H2O; FeSO4·7H2O
- MolarMass：(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
- 外貌：蓝绿色或白色晶体
- Solvent：其他溶剂
- SolubleOther：可溶
- MeltingPt：64°C
- BoilingPt：90°C 生成FeSO4·H2O
- 密度：1.898 克/立方公分