Сульфат заліза (iii)
Безводний сульфат заліза (III) - світло-жовті парамагнітні дуже гігроскопічні кристали моноклінної сингонії. просторова група P21 / m, параметри елементарної комірки a = 0,8296 нм, b = 0,8515 нм, c = 1,160 нм, β = 90,5 °, Z = 4. Є дані, що безводний сульфат заліза утворює орторомбические і гексагональну модифікації. Розчинний у воді, повільно розчиняється в етанолі [уточнити].
З води кристалізується у вигляді кристалогідратів Fe2 (SO4) 3 · n H2 O, де n = 12, 10, 9, 7, 6, 4, 3, 1. Найбільш вивчений кристалогідрат - нонагідрат сульфату заліза (III) Fe2 (SO4) 3 · 9H2 O - жовті гексагональних кристали, параметри елементарної комірки a = 1,085 нм, c = 1,703 нм, Z = 4. Добре розчиняється у воді (440 г на 100 г води) і етанолі (абс.). У водних розчинах сульфат заліза (III) з-за гідролізу набуває червоно-коричневий колір.
При нагріванні нонагідрат перетворюється при 98 ° C в тетрагідрат, при 125 ° C - у моногідрат і при 175 ° C - в безводний Fe2 (SO4) 3. який вище 600 ° C розкладається на Fe2 O3 і SO3.
Знаходження в природі
Мінералогічна форма сульфату заліза (III) - мікасаіт (англ. Mikasaite), змішаний сульфат заліза-алюмінію. Його хімічна формула - (Fe 3+. Al 3+) 2 (SO4) 3. Цей мінерал містить сухий форму сульфату заліза, тому зустрічається в природі дуже рідко. Гідратовані форми зустрічаються частіше, наприклад:
- Кокімбо (англ. Coquimbite) - Fe2 (SO4) 3 · 9H2 O - нонагідрат - найбільш поширена в природі форма.
Кристалічна структура кокімбіта
- Паракокімбіт (англ. Paracoquimbite) - інший нонагідрат - рідкісна форма.
- Корнелія (англ. Kornelite) - гептагідрат - і куенстедтіт (англ. Quenstedtite) - декагідрат - теж зустрічаються рідко.
- Лаусеніт (англ. Lausenite) - гекса- або пентагідрат (самостійність цього мінералу під питанням).
Всі перераховані вище природні гідрати заліза на поверхні Землі нестабільні. Але їх запаси постійно поповнюються завдяки окисленню інших мінералів (в основному піриту і марказита).
У промисловості сульфат заліза (III) отримують прожарювання піриту або марказита з NaCl на повітрі:
2 F e S 2 + 2 N a C l + 8 O 2 ⟶ F e 2 (SO 4) 3 + N a 2 SO 4 + C l 2 + 2NaCl + 8O_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + Na_SO_ + Cl_> >>
або розчиняють оксид заліза (III) в сірчаної кислоти:
F e 2 O 3 + 3 H 2 S O 4 ⟶ F e 2 (S O 4) 3 + 3 H 2 O O_ + 3H_SO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + 3H_O >>>
У лабораторній практиці сульфат заліза (III) можна отримати з гідроксиду заліза (III):
2 F e (O H) 3 + 3 H 2 S O 4 ⟶ F e 2 (S O 4) 3 + 6 H 2 O + 3H_SO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + 6H_O >>>
2 F e S O 4 + H 2 S O 4 + 2 H N O 3 ⟶ F e 2 (S O 4) 3 + 2 N O 2 + 2 H 2 O + H_SO_ + 2HNO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + 2NO_ + 2H_O >>>
також окислення можна провести киснем або оксидом сірки:
12 F e SO 4 + 3 O 2 ⟶ 4 F e 2 (SO 4) 3 + 2 F e 2 O 3 + 3O_ \ longrightarrow 4Fe_ (SO _) _ + 2Fe_O _ >>> 2 F e SO 4 + 2 SO 3 ⟶ F e 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 2SO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + SO _ >>>
Концентровані сірчана і азотна кислоти окислюють сульфід заліза до сульфату заліза (III):
2 F e S + H 2 SO 4 + 18 HNO 3 ⟶ F e 2 (SO 4) 3 + 18 NO 2 ↑ + 10 H 2 O SO_ + 18HNO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + 18NO_ \ uparrow + 10H_O >> >
Дисульфід заліза можна окислити концентрованої сірчаної кислотою:
2 F e S 2 + 14 H 2 S O 4 ⟶ F e 2 (S O 4) 3 + 15 S O 2 ↑ + 14 H 2 O + 14H_SO_ \ longrightarrow Fe_ (SO _) _ + 15SO_ \ uparrow + 14H_O >>>
Сульфат-амоній заліза (II) (сіль Мора) також можна окислити дихроматом калію. Внаслідок цієї реакції виділяться відразу чотири сульфату - заліза (III), хрому (III). амонію і калію. і вода:
6 F e (NH 4) 2 (SO 4) 2 + 7 H 2 SO 4 + K 2 C r 2 O 7 ⟶) _ (SO _) _ + 7H_SO_ + K_Cr_O_ \ longrightarrow >>> F e 2 (SO 4) 3 + C r 2 (SO 4) 3 + 6 (NH 4) 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O (SO _) _ + Cr_ (SO _) _ + 6 (NH _) _ SO_ + K_SO_ + 7H_O> >>
Сульфат заліза (III) можна отримати як один з продуктів термічного розкладання сульфату заліза (II):
6 F e S O 4 → T F e 2 (S O 4) 3 + 2 F e 2 O 3 + 3 S O 2
Ферати з розбавленою сірчаною кислотою відновлюються до сульфату заліза (III):
4 K 2 F e O 4 + 10 H 2 S O 4 → 2 F e 2 (S O 4) 3 + 3 O 2 ↑ + 4 K 2 S O 4 + 10 H 2 O FeO_ + 10H_SO_
При нагріванні пентагідрату до температури 70-175 ° C виходить безводний сульфат заліза (III):
X e O 3 + 3 H 2 SO 4 + 6 F e SO 4 ⟶ 3 F e 2 (SO 4) 3 + X e ↑ + 3 H 2 O + 3H_SO_ + 6FeSO_ \ longrightarrow 3Fe_ (SO _) _ + Xe \ uparrow \ + 3H_O >>>
Сульфат заліза (III) у водних розчинах піддається сильному гідролізу по катіону, при цьому розчин забарвлюється в червонувато-коричневий колір:
F e [(H 2 O) 6] 3 + + H 2 O ⇄ F e [(H 2 O) 5 (O H)] 2 + + H 3 O +; p K = 2. 17 O) _] ^ + H_O \ rightleftarrows Fe [(H_O) _ (OH)] ^ + H_O ^;
p> = 3,26 >>> [2 F e (H 2 O) 6] 3 + + 2 H 2 O ⇄ [F e 2 (H 2 O) 8 (OH) 2] 4 + + 2 H 3 O +; p K = 2. 91 O) _] ^ + 2H_O \ rightleftarrows [Fe_ (H_O) _ (OH) _] ^ + 2H_O ^;
Гаряча вода або пар розкладають сульфат заліза (III):
Безводний сульфат заліза (III) при нагріванні розкладається:
Розчини лугів розкладають сульфат заліза (III), продукти реакції залежать від концентрації лугу:
F e 2 (SO 4) 3 + 2 N a OH ⟶ 2 F e SO 4 (OH) ↓ + N a 2 SO 4 (SO _) _ + 2NaOH \ longrightarrow 2FeSO_ (OH) \ downarrow + Na_SO _ >>> F e 2 (SO 4) 3 + 6 N a OH ⟶ 2 F e O (OH) ↓ + 3 N a 2 SO 4 + 2 H 2 O (SO _) _ + 6NaOH \ longrightarrow 2FeO (OH) \ downarrow + 3Na_SO_ + 2H_O >>>
Якщо з лугом взаємодіє еквімолярної розчин сульфатів заліза (III) і заліза (II), то в результаті вийде складний оксид заліза:
F e 2 (SO 4) 3 + F e SO 4 + 8 N a OH ⟶ F e 3 O 4 ↓ + 4 N a 2 SO 4 + 4 H 2 O (SO _) _ + FeSO_ + 8NaOH \ longrightarrow Fe_O_ \ downarrow + 4Na_SO_ + 4H_O >>>
Активні метали (такі як магній. Цинк. Кадмій. Залізо) відновлюють сульфат заліза (III):
F e 2 (S O 4) 3 + F e ⟶ 3 F e S O 4 (SO _) _ + Fe \ longrightarrow 3FeSO _ >>>
Деякі сульфіди металів (наприклад, міді. Кальцію. Олова. Свинцю. Ртуті) у водному розчині відновлюють сульфат заліза (III):
C u S + F e 2 (S O 4) 3 ⟶ 2 F e S O 4 + C u S O 4 + S (SO _) _ \ longrightarrow 2FeSO_ + CuSO_ + S >>>
З розчинними солями ортофосфорної кислоти утворює нерозчинний фосфат заліза (III) (гетерози):
F e 2 (SO 4) 3 + 2 N a H 2 PO 4 ⟶ N a 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4 + 2 F e PO 4 ↓ (SO _) _ + 2NaH_PO_ \ longrightarrow Na_SO_ + 2H_SO_ + 2FePO_ \ downarrow >>>
- Як реактив при гідрометалургійної переробці мідних руд.
- Як коагулянт при очищенні стічних вод, комунальних і промислових стоків.
- Як протрава при фарбуванні тканин.
- При дублении шкіри.
- Для декапірованія нержавіючих аустенітних сталей, сплавів золота з алюмінієм.
- Як флотационний регулятор для зменшення плавучості руд.
- У медицині використовується в якості в'яжучого і кровоспинний засіб.
- У хімічне промисловості як окислювач і каталізатор.