قیمت روز سولفات آهن دوظرفیتی | سفارش آنلاین با مشاوره رایگان
سولفات آهن دوظرفیتی (Ferrous Sulfate): ساختار، ویژگی‌ها، کاربردها و اهمیت صنعتی
مقدمه
سولفات آهن دوظرفیتی (با فرمول شیمیایی FeSO₄) یکی از مهم‌ترین نمک‌های آهن است که در صنایع مختلف، کشاورزی، داروسازی و محیط‌زیست کاربرد گسترده‌ای دارد. این ترکیب معدنی به دلیل داشتن آهن دوظرفیتی (Fe²⁺) در ساختار خود، خواص شیمیایی خاصی از خود نشان می‌دهد که آن را از سایر ترکیبات آهنی متمایز می‌کند.
در این مقاله، به بررسی دقیق و جامع این ترکیب از جنبه‌های ساختاری، خواص فیزیکی و شیمیایی، روش‌های تهیه، کاربردها، نکات ایمنی و زیست‌محیطی پرداخته می‌شود.
ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی
سولفات آهن دوظرفیتی دارای فرمول مولکولی FeSO₄ است و به‌طور معمول در حالت هپتاهیدرات (FeSO₄·7H₂O) یافت می‌شود که به آن زاج سبز (Green Vitriol) نیز گفته می‌شود.
ویژگی‌های فیزیکی:
| ویژگی | مقدار / توضیح |
|---|---|
| ظاهر | بلورهای سبز کم‌رنگ تا سبز آبی |
| جرم مولی (هپتاهیدرات) | 278.01 g/mol |
| نقطه ذوب | حدود ۶۴ درجه سانتی‌گراد (تجزیه قبل از ذوب کامل) |
| حلالیت در آب | بالا (در دمای اتاق) |
| pH محلول آبی | اسیدی (حدود ۳ تا ۴) |
| چگالی | ۱.۸۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب (هپتاهیدرات) |
این ترکیب در تماس با هوا به‌تدریج اکسید شده و به سولفات آهن سه‌ظرفیتی (Fe₂(SO₄)₃) و اکسیدهای آهن تبدیل می‌شود. رنگ سبز بلورها ممکن است به مرور به قهوه‌ای تغییر کند.
خواص شیمیایی
سولفات آهن دوظرفیتی یک نمک یونی است که در محلول آبی به یون‌های Fe²⁺ و SO₄²⁻ تفکیک می‌شود. ویژگی بارز یون Fe²⁺ قابلیت اکسید شدن آن به Fe³⁺ در حضور اکسیژن است:
4 Fe²⁺ + O₂ + 4 H⁺ → 4 Fe³⁺ + 2 H₂O
همچنین می‌تواند با بازها واکنش دهد و رسوب سبز مایل به خاکستری آهن (II) هیدروکسید (Fe(OH)₂) ایجاد کند:
FeSO₄ + 2 NaOH → Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄
این رسوب ناپایدار است و در حضور اکسیژن هوا به Fe(OH)₃ قهوه‌ای (آهن III هیدروکسید) تبدیل می‌شود.
روش‌های تهیه
۱. از واکنش آهن با اسید سولفوریک:
ساده‌ترین و رایج‌ترین روش تولید سولفات آهن دوظرفیتی، حل کردن آهن فلزی در اسید سولفوریک رقیق است:
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑
در این واکنش، گاز هیدروژن آزاد شده و Fe²⁺ به سولفات متصل می‌شود.
۲. از ضایعات آهن و اسید:
در مقیاس صنعتی، اغلب از قراضه‌های آهن، براده‌های ماشین‌کاری یا ضایعات ورق استفاده شده و در واکنش با اسید سولفوریک سولفات آهن تهیه می‌شود.
۳. از اکسید یا هیدروکسید آهن:
برخی اوقات از اکسید آهن (FeO) یا هیدروکسید آهن (Fe(OH)₂) به عنوان پیش‌ماده استفاده می‌شود.
کاربردها
۱. در کشاورزی
سولفات آهن دوظرفیتی یکی از مهم‌ترین کودهای آهن است. گیاهان برای تولید کلروفیل به آهن نیاز دارند و کمبود آهن باعث زردی برگ‌ها (کلروز) می‌شود. این ترکیب به عنوان منبع آهن قابل جذب توسط گیاه استفاده می‌شود.
- بهبود رشد گیاهان در خاک‌های قلیایی
- اصلاح خاک‌هایی که دچار کمبود آهن هستند
۲. در تصفیه آب
این ترکیب به عنوان منعقدکننده در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد:
- رسوب‌دهی فلزات سنگین
- کاهش BOD و COD
- حذف فسفر در پساب‌ها
۳. در صنایع داروسازی
در پزشکی به عنوان مکمل آهن برای درمان کم‌خونی فقر آهن به‌کار می‌رود. معمولاً به صورت قرص، کپسول یا قطره عرضه می‌شود.
مزایا:
- جذب نسبتاً بالا
- قیمت پایین
- اثر سریع در بازیابی سطح آهن خون
۴. در صنایع رنگ و نساجی
در تهیه رنگدانه‌های آهن، تثبیت رنگ‌ها، و عملیات رنگرزی از FeSO₄ استفاده می‌شود.
۵. در صنعت سیمان و بتن
به عنوان افزودنی در تولید سیمان مقاوم به سولفات و برای کاهش کروم شش‌ظرفیتی (Cr⁶⁺) در سیمان استفاده می‌شود.
۶. در صنایع دیگر
- تهیه جوهر
- آبکاری و فلزکاری
- مواد کاتالیزور در واکنش‌های آلی
نکات ایمنی و بهداشتی
سمیت و مخاطرات:
اگرچه سولفات آهن یک ترکیب نسبتاً کم‌خطر است، اما باید با آن با احتیاط برخورد شود:
| وضعیت | توضیح |
|---|---|
| بلع | مصرف بیش‌از‌حد می‌تواند منجر به مسمومیت با آهن شود (به‌ویژه در کودکان) |
| تماس پوستی | ممکن است باعث تحریک شود |
| تماس چشمی | تحریک شدید یا آسیب احتمالی |
| تنفس گرد و غبار | سرفه و تحریک مجاری تنفسی |
اقدامات ایمنی:
- استفاده از دستکش، عینک ایمنی و ماسک هنگام کار
- ذخیره‌سازی در ظروف دربسته، دور از رطوبت و هوا
- دور نگه داشتن از دسترس کودکان
پایداری و مسائل زیست‌محیطی
سولفات آهن از نظر زیست‌محیطی نسبتاً کم‌خطر است، اما در مقادیر زیاد می‌تواند سبب افزایش سطح فلزات سنگین در خاک شود.
نکته مهم: با توجه به خاصیت احیاکنندگی Fe²⁺، می‌توان از آن برای کاهش برخی آلاینده‌ها مانند کروم VI در پساب‌ها استفاده کرد که این خود نوعی کاربرد زیست‌محیطی مثبت محسوب می‌شود.
تفاوت سولفات آهن دوظرفیتی و سه‌ظرفیتی
| ویژگی | FeSO₄ (دوظرفیتی) | Fe₂(SO₄)₃ (سه‌ظرفیتی) |
|---|---|---|
| حالت اکسایش آهن | +2 | +3 |
| رنگ | سبز | قهوه‌ای مایل به زرد |
| پایداری | نسبتاً ناپایدار در برابر هوا | پایدارتر |
| کاربرد پزشکی | برای درمان کم‌خونی | کاربرد خاص ندارد |
| فعالیت شیمیایی | احیاکننده | اکسیدکننده |
جمع‌بندی
سولفات آهن دوظرفیتی یک ترکیب شیمیایی مهم با کاربردهای گسترده در کشاورزی، داروسازی، صنایع شیمیایی و محیط‌زیست است. ساختار یونی ساده، قابلیت انحلال بالا و ویژگی‌های احیاکنندگی آن، این ماده را به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه و مؤثر برای مصارف مختلف تبدیل کرده است.
با توجه به اهمیت آن در حوزه‌های مختلف، آشنایی دقیق با خواص و رفتارهای این ماده برای مهندسان شیمی، کشاورزان، متخصصان محیط‌زیست و داروسازان ضروری است.
