Использование сульфата железа с давних времён и сегодня, особенности применения, интересные факты и полезные советы

Сульфат железа – химическое вещество, представляющее собой соль серной кислоты и 2-х валентного железа. При объединении с семью молекулами воды образовывается соединение, которое в быту называют железным купоросом.

Это химическое соединение также имеет другие различные названия, под которыми оно продается и используется в разных областях – сернокислое железо, железный купорос, железная соль серной кислоты, железа(II) тетраоксосульфат, железо(II) сернокислое .

Внешний вид сульфата железа

В природе сульфат железа имеет аналог – минерал, который называется мелантерит.

Сульфат железа был открыт человечеством очень давно, способы его применения содержатся в древнегреческих текстах полуторатысячной давности. Сегодня его применяют в различных областях промышленности, медицины, ветеринарии, сельского хозяйства. Сфера его использования в различных производствах чрезвычайно широка, поэтому ниже приведем те области, где он применяется очень часто, а его замена на иные аналоги ухудшает качество лекарства или изделия.

Реклама
Реклама

Качественные характеристики сульфата железа

Качество сульфата железа определяется согласно норм, устанавливаемых ГОСТом 6981-084 Относительно физико-химических характеристик для промышленно изготовленного сульфата железа для 1-го сорта массовая доля:

  • сульфата железа должна составлять не менее 52%;
  • свободной серной кислоты должна составлять не более 0,3%;
  • веществ, которые не растворяются в воде, не должна превышать 0,2%.

Для второго сорта массовая доля:

  • сульфата железа должна составлять не меньше 47%;
  • свободной серной кислоты должна составлять не более 1%;
  • веществ, которые не растворяются в воде не должна превышать 1%.

Применение в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве сульфат железа применяют для:

  • химической мелиорации различных почв;
  • для уничтожения лишайников и мхов;
  • как препарат успешно уничтожающий споры различных грибков;
  • для борьбы с слизнями и другими вредителями садовых и лесных насаждений;
  • лечения растений, заболевших хлорозом.

Также в сельхоз хозяйствах сульфат железа применяют для увеличения продуктивности наращивания зеленой массы, поскольку вещество является одной из составных частей многих окислительных ферментов, которые играют важную роль в процессах дыхания растений. Применяют железный купорос в качестве удобрения при недостатке железа в почвах.

Хорошие результаты дает внекорневая подкормка смородины и клубники водным раствором сульфата железа, приготовленным из расчета от пяти до десяти граммов препарата на десять литров воды.

Часто железный купорос применяют в комплексе с органическими удобрениями, внося в грунт смесь из ста граммов сульфата железа и десяти килограммов органики.

Хорошо знают полезные качества сульфата железа те, кто занимается виноградарством. Весенние опрыскивание раствором этого вещества грунта вокруг виноградных лоз уничтожает грибки и бактерии, а воздействие на сами лозы замедляет развитие почек, что помогает растению легче перенести ранние заморозки. Обрабатывают железным купоросом и черенки лоз – они лучше приживаются и прорастают.

Нельзя обрабатывать раствором железного купороса листья виноградных лоз – раствор может вызвать ожоги.

Применяют сернистокислое железо и для обработки семечковых садовых деревьев, чтобы уничтожить вредные лишайники и мхи, насекомых. Для этого готовят раствор из расчета 500 грамм купороса на десять литров воды. Для кустарников, а также для косточковых культур концентрация несколько ниже – триста грамм на десять литров воды.

Важно запомнить, что нельзя допускать обработок железным купоросом, если проводилась обработка известью – в этих случаях применяют медный купорос.

Эффективен сульфат железа при лечении хлороза – для этого в почву вокруг лозы вносят раствор из расчета грамм железного купороса, двадцать грамм аскорбиновой или лимонной кислоты на десять литров воды. Для борьбы с хлорозом гортензий, других цветов используют раствор из тридцати грамм сульфата железа на десять литров воды и опрыскивают заболевшие растения в перерывом в шесть дней до полного выздоровления.

Используют сернокислое железо и в ветеринарии. При выпаивании поросят и телят.

Реклама

Применение сульфата железа в медицине

В фармацевтике препараты с применением сульфата железа относят к двум клинико-фармакологическим группам:

  • стимуляторы гемопоэза;
  • препараты, содержащие микро- и макроэлементы.

Применяют для лечения железодефицитных анемий, как антианемические лекарства при недоставке железа для нормального процесса создания миоглобина, гемоглобина, некоторых ферментов в органах кроветворения для стимулирования эритропоэза.

Сульфат железа в медицине применяют с глубокой древности. Его использовали для лечения «бледной немочи» на Руси, древнегреческий врач Мелампас лечил им наследного принца Ификласа Тезалия полторы тысячи лет тому назад, Ибн-Сина применял для борьбы с патологической худобой и для улучшения цвета кожи лица, как укрепляющее средство при водянке рекомендовал Парацельс. В начале XIX века лучшим средством для лечения «бледной немочи», малокровия, общей слабости считались Блодиевые пилюли, предложенные французским врачом Pierre Blaud – они состояли из сульфата железа и карбоната калия.

Сегодня препараты с сульфатом железа применяют при таких заболеваниях, как

  • дефицитная анемия;
  • период грудного кормления;
  • секреторная недостаточность при хроническом гастрите;
  • период активного роста;
  • беременность;
  • неполноценное питание;
  • после резекции желудка;
  • язва двенадцатиперстной кишки;
  • язва желудка;
  • недоношенность у детей;
  • снижение сопротивляемости организма;
  • кровотечения и кровопотери.

Хотя препараты сульфата железа продаются в аптеках без предъявления рецепта, все-таки существуют некоторые ограничения по их использованию. Среди противопоказаний:

  • гемохроматоз;
  • гиперчувствительность;
  • гемосидероз;
  • поздняя порфирия кожи;
  • талассемия;
  • хронический гемолиз;
  • заболевания ЖКТ, нарушающие всасывание железа;
  • сидеробластная анемия;
  • гемолитическая и апластическая анемия;
  • различные анемии, которые не связаны с недостатком железа.

Препараты назначают больным, особенно детям, в дозировках с учетом перерасчёта на активное железо.

Лекарства с сульфатом железа запрещается назначать при частых гемотрансфузиях.

Лекарства с использованием железа представлены в таблице.

Сводная таблица лекарств, при изготовлении которых применяют сульфат железа

Интересно отметить, что свойства сульфата железа относительно улучшения процессов переноса кислорода кровью в мышцы вызвали интерес к этому веществу со стороны спортивных медиков. Однако, тщательное изучение спортивных результатов атлетами, употреблявшими препарат как пищевую добавку, не выявили его эффективности.

Использование сульфата железа в строительстве

Это химическое вещество исстари применяли для увеличения долговременности деревянных построек.

Начиная с античных греков люди искали материалы, которые помогали бы защитить древесину домов от гниения. Они покрывали их растительными маслами, затем различными красками и лаками. Эффект, в лучшем случае, был не долговременным. Краски и лаки отшелушивались и в этих местах быстро начинали развиваться процессы гниения.

Много более эффективным оказался путь уничтожения бактерий и грибков, разрушающих древесину при помощи различных химических веществ. Сегодня такой метод называется биоцидным. В его основе – пропитка древесины импрегнантами (антисептическими растворами) Среди наиболее эффективных импрегнантов -  железный купорос.

Для защиты древесины раствор железного купороса:

  • наносят на деревянные поверхности малярными кистями;
  • наносят на деревянные детали при помощи распыления распылителем;
  • деревянные конструкции погружают в раствор сульфата железа полностью, при этом для повышения эффективности производят их прогревание в растворе.

Еще больший позитивный эффект дает промышленное обрабатывание сернокислым железом деревянных конструкций. Его выполняют одним из ниже приведенных методов:

  • пропитывают раствором сульфата железа в автоклавах;
  • при помощи диффузионной пропитки, в ходе которой на деревянные детали наносят слой пастообразного материала, который содержит сернокислое железо, постепенно поникающее в материал полностью пропитывая его структуру.

В сельских местностях скандинавских стран и по сегодня применяют старинный специальный состав для окрашивания домов и заборов с целью их защиты от гниения на основе сульфата железа. В состав входят:

  • вода 9 литров;
  • купорос железный – 1,56 килограмма;
  • мука – 0,72 килограмма;
  • известковый пигмент сухой – 1,56 килограмма;
  • соль – 0,36 килограмма.

В муку постепенно вводят 1/3 части воды и размешивают до получения клейстера, который процеживают и затем нагревают постоянно тщательно размешивая, а затем вводят соль, известковый пигмент и железный купорос – после их полного растворения добавляют остаток воды, предварительно нагрев его.

В случае желания придания краске какого-либо цвета – в неё добавляют соответствующие пигменты. Краску на деревянные поверхности наносят без грунтовки и в два слоя. Расход краски при этом составляет 0,3 килограмма на квадратный метр. Минимальный срок эксплуатации таких поверхностей при атмосферных условиях Норвегии, северных областей Финляндии – двадцать лет.

К достоинствам пропиток на основе сульфата железа строители относят его хорошую водорастворимость (в холодной воде можно приготовить 25% раствор, в горячей – 55%), а также то, что такие растворы не корродируют железные детали.

При применении растворов сульфата железа в качестве антисептика техника безопасности требует выполнения всех работ в резиновых перчатках и в респираторе.

В России был изобретен и забинтован метод изготовления древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит для строительной и мебельной промышленности из древесных материалов, содержащих целлюлозу и лигнин путем их поэтапной обработки. На одном из этапов основным элементом сложной технологии выступает такой модифицирующий агент, как сульфат железа, который вводят в разогретую паром древесную массу при t=190°C, а затем прессуют в плиты при t=190°C.

Поскольку в данном методе не используются вещества фенольной природы – получаются экологически безопасные плиты повышенной прочности, не подверженные процессам гниения и не выделяющие при эксплуатации формальдегидов. Такие плиты также просты в обработке, влагоустойчивы, мало горючи.

Модифицирующая добавка из сульфата железа одновременно значительно повышает прочность плиточного материала, укорачивает время, нужное для изготовления плит. В строительной промышленности сульфат железа применяют и при изготовлении клинкерных смесей, сухих штукатурок, цементов для удаления ионов шестивалентного хрома.

Реклама

Применение железного купороса в мебельной промышленности

Протравливание древесины выполняет функцию не только защиты, но и придание ей нового этетического вида. Получаемый в результате цвет изделия из дерева зависит от вида древесных пород. Так при протравливании сульфатом железа:

  • в концентрации от 0,5% до 2% древесина дуба окрашивается в темный, почти черный цвет;

Дубовая столешница, окрашенная сульфатом железа

  • в концентрации от 2% до 4% древесина бука приобретает коричневый цвет;
  • в концентрации 4% древесина березы приобретает желто-коричневый цвет;
  • в концентрациях от 2% до 4% древесина сосны приобретает серо-коричневый цвет.
Реклама

Применение сульфата железа в легкой промышленности

В этой области экономики применяют сульфат железа – один из основных компонентов технологии в производстве чернил, протравливания тканей, окрашивания изделий из кожи.

Еще в пятнадцатом веке во Франции был разработан метод окрашивания кожи для книжных переплетов составом на основе сульфата железа и галловых орешков с содой. Таким образом, добивались получения тонкой кожи равномерно окрашенной в темно-серый цвет. В основе крашения при помощи сернокислого железа лежит химический процесс окисления природных таннидов, входящих в состав кожи, в результате чего образуются окрашенные соединения, не растворяющиеся в воде. К недостаткам этого старинного метода можно отнести повреждаемость минеральной солью более тонких участков в случае неравномерной выделки кожи.

Появление в XIX синтетических красителей и бурное последующее развитие этой области химической промышленности не привело к вытеснению сульфата железа из технологии окрашивания кожи.

Оказалось, что такие красители без применения зарекомендовавшего себя сульфата железа во многих случаях, особенно при обработке хромовой кожи, приводит к неравномерности окрашивания, визуально резко выявляет ранее незаметные дефекты. Сульфат железа оказался незаменим при производстве высококачественных кож.

Использование железного купороса при изготовлении красок

Сернокислое железо применяют при производстве синтетических железооксидных пигментов, которые обуславливают цвет красок.

Путем реакции между кальцинированной содой и железным купоросом в присутствии кислорода воздуха (иногда заменяют бертолетовой солью) получают пигмент «марс желтый». Этот синтетический пигмент применяют для изготовления художественных красок и материалов для покраски древесины. Приготовленный в соотношении 1:8 с наполнителем такой пигмент называется «синтетической охрой».

Пигмент «марс красный». Его термическим способом получают из сульфата железа. Сперва железный купорос обезвоживают, подвергая его нагреву до 400°С, а затем прокаливают при температурных режимах в диапазоне от 700°С до 825°С. Оттенки полученного пигмента зависимы от качества технологии изготовления и могут быть от оранжево-красного до пурпурного и малинового, от розового до сиреневых оттенков. Цвет определяется размером м формой получаемых кристаллов пигмента, для светлых цветом размер составляет от 0,35 мкм до 0,45 мкм, а у темных оттенков – 2,5 мкм. У светлых цветов кристаллы имеют игольчатую форму частиц, а у темных – пластинчатую.

Пигмент «марс красный» очень востребован – его используют для производства различных эмалей и красок, окрашивания пластмасс, бумаги, линолеума. Обезвоживание железного купороса и его прокаливание выполняют во вращающихся печах.

Цвет получаемого пигмента также зависим от температур при изготовлении. При температурах от 700°С до 725°С получают пигменты, имеющие желтоватый оттенок, при температурах от 725°С до 825°С получают пигменты, имеющие синеватый оттенок.

Получать различные оттенки при изготовлении пигментов на основе сульфата железа можно и введением добавок, например, применение хлорида натри придает фиолетовый оттенок получаемому пигменту.

Пигмент "марс коричневый" производят из сульфата железа методом его осаждения в присутствии сульфата марганца аммиаком. Образовавшийся осадок отделяют и затем в щелочной среде окисляют воздухом, промывают, высушивают с последующим прокаливанием при температурах от 180°С до 200°С.

Применение сульфата железа при воронении стали

Воронение стали – это технологический процесс получения на поверхности стали оксидной пленки, которая не только защищает сталь, но и придает ей красивый вид. Процесс воронения производят в кислотных или же щелочных растворах, в состав которых входит сульфат железа.

Желая получить пленку голубоватого оттенка, применяют такой раствор:

  • сульфат железа – 30 килограмм;
  • соляная кислота – 30 килограмм;
  • азотно-кислая ртуть – 30 килограмм;
  • спирт этиловый – 120 килограмм.

Раствор нагревают до 20°С и обрабатывают в нем стальное изделие в течение двадцати минут.

При необходимости получить темно-красный оттенок воронения используют следующий раствор:

  • сульфат железа – 3 килограмма;
  • этиловый спирт – 3 килограмма;
  • вода – 100 килограмм;
  • азотно-кислая медь – 1,2 килограмма.

Раствор нагревают до 25°С и мягкой кистью смачивают поверхность стального изделия, дают высохнуть и смачивают снова. Процесс повторяют несколько раз до получения желаемого оттенка красного цвета.

При воронении с целью получения темно-красных оттенков иногда образуются ржавые пятна – их удаляют осторожно влажной кистью и раствор наносят снова.

Для закрепления на поверхности образовавшейся защитной пленки затем обрабатывают одним их 2-х методов.

  1. Метод 1. Длительно промывают в поточной воде, а затем пять минут кипятят в растворе из трех килограммов мыла на сто литров воды.
  2. Метод 2. Длительно промывают в горячей воде, а затем на 2 минуты погружают в нагретый до 70°С раствор бихромата натрия (12 килограмм на сто литров воды).

На заключительном этапе воронения стальное изделие высушивают, а затем тщательно смазывают каким-либо видом машинного масла.

Применение сульфата железа для окраски шерсти

Железный купорос применяют в процессах окрашивания шерсти, получаемой от овец, в качестве потравы, то есть для закрепления цвета окрашиваемой шерсти таким образом, чтобы после стирки изделия из неё не были подвержены линьке. К недостаткам этого метода, который использовался с давних времен, можно отнести приобретение изделием после обработки сульфатом железа немного желтоватого оттенка.

Применение сульфата железа в гальванопластике

В этой области промышленного производства сульфат железа применяют при изготовлении пресс форм и матриц. Точность размеров формы, отсутствие шероховатости при гальванопластике, в ходе которой полученные металлические копии отделяются от модели, служащей основой для осаждения металла, после завершения процесса играет очень большую роль. При этом важно, чтобы поверхность модели, слои, наносимые для выравнивания, имели токопроводящие свойства. Для выполнения эти технологических требований применяют сернокислые электролиты, в состав которых входит железный купорос. Процесс гальванопластики проводят под постоянным контролем.

Гальванопластика с применением сульфата железа – достаточно длительный процесс. Время осаждения толстых слоев металла может растянуться на несколько недель. Но время ожидания окупается высокими качествами получаемых поверхностей и соблюдением точности размеров.

Поверхности моделей перед нанесением электролитов тщательно моют и обезжиривают, а затем полностью высушивают.

Применение сульфата железа для изготовления чернил

Использование железного купороса для приготовления чернил – едва ли не самый старинный метод получения растворов для нанесения изображений на бумагу. В основе – процессы приобретения черного цвета при смешении растворов танинов и сульфата меди.

Сульфат железа – неотъемлемый компонент старинных составов для тайнописи, изображения. Надписи наносились на бумагу, полотно 1% раствором танина 0,1 М, а потом в нужный момент протирались 0,1 М раствором сульфата железа, и надпись становилась видимой.

Меры безопасности при работе с сульфатом железа

К сульфату железа не предъявляются особые меры в отношении пожаробезопасности. Это вещество относится к негорючим, оно не взрывоопасно. Однако по отношению к здоровью, оно представляет некоторую опасность при небрежном обращении.

Это химическое вещества относится к третьему классу токсичности, в котором объединены материалы умеренно опасные для здоровья человека.

При использовании сульфата не допускается превышение в воздухе рабочих зон аэрозолей сернокислого железа в концентрациях выше предельно допустимых, которая составляет 2 мг/м².

Реклама
Реклама