แอมโมเนียม เฟอร์ริก ซัลเฟต โดเดคาไฮเดรตหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเหล็กแอมโมเนียมซัลเฟต เป็นผลึกสารประกอบตัวแทนที่มีสูตรทางเคมีคือ NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O รูปลักษณ์ของมันดูหรูหรา ตั้งแต่คริสตัลสีม่วงอ่อนไปจนถึงคริสตัลแปดด้านโปร่งใสไม่มีสี มันค่อนข้างเสถียรในอากาศ เนื่องจากเป็นเกลือเหล็กไตรวาเลนต์ที่สำคัญ จึงสามารถแตกตัวเป็นไอออน Fe³⁺, NH₄⁺ และ SO₄²⁻ ในสารละลายในน้ำได้ จึงมีสมบัติเป็นกรดและออกซิไดซ์อย่างมีนัยสำคัญ สารประกอบนี้มีบทบาทสำคัญในเคมีเชิงวิเคราะห์ และมักใช้เป็นสารอ้างอิงในวิธีการไทเทรตรีดอกซ์ เช่น เพื่อกำหนดปริมาณสารรีดอกซ์ในตัวอย่าง นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในการบำบัดน้ำอุตสาหกรรม สารช่วยประคบ และเป็นวัตถุดิบสำหรับการเตรียมสารประกอบเหล็กอื่นๆ ในห้องปฏิบัติการ โมเลกุลของน้ำทั้ง 12 โมเลกุลในไฮเดรตมีบทบาทสำคัญในความเสถียรและความสามารถในการละลายของโครงสร้างผลึก
 |
 |
 |
 |
คุณสมบัติทางเคมีและลักษณะทางกายภาพ
โดเดคาไฮเดรตของแอมโมเนียม เหล็ก (ซัลเฟต)₂ (สูตรทางเคมี: NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O) เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่อยู่ในกลุ่มเกลือที่ซับซ้อน โครงสร้างผลึกของมันไม่มีสีถึงสีม่วงอ่อนทรงแปดหน้าโปร่งใส มีความแวววาวเหมือนแก้ว รูปร่างสม่ำเสมอและมีเสถียรภาพ สารนี้มีอยู่ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิห้อง โดยมีช่วงจุดหลอมเหลว 39-41 องศา และจุดเดือด 230 องศา (ซึ่งสูญเสียน้ำที่เป็นผลึกทั้งหมด) ความหนาแน่นของมันคือ 1.71 g/cm³ และดัชนีการหักเหของแสงคือ 1.4854 ซึ่งบ่งบอกถึงโครงสร้างผลึกที่อัดตัวแน่นและคุณสมบัติทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์
ในแง่ของความสามารถในการละลาย แอมโมเนียม เฟอร์ริก ซัลเฟต โดเดคาไฮเดรตสามารถละลายได้ในน้ำสูง ที่ 20 องศา ความสามารถในการละลายได้ถึง 1240 กรัม/ลิตร สารละลายมีสีเหลืองถึงน้ำตาลแดง- โดยมีค่า pH ประมาณ 1.8 (สารละลายที่เป็นน้ำ 100 กรัม/ลิตร) บ่งบอกถึงลักษณะที่เป็นกรดรุนแรง เนื่องจากการไฮโดรไลซิสของไอออนของเหล็ก (Fe³⁺) ในสารละลายในน้ำ อาจทำให้เกิดตะกอนของเหล็กไฮดรอกไซด์ และจำเป็นต้องเก็บไว้ในสภาพที่เป็นกรดเพื่อหลีกเลี่ยงการสลายตัว นอกจากนี้ สารนี้แทบจะไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอทานอล และคุณสมบัตินี้ทำให้สารนี้เป็นตัวทำปฏิกิริยาเสริมสำหรับการแยกหรือการทำให้บริสุทธิ์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
วิธีการสังเคราะห์และการผลิตทางอุตสาหกรรม
การสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมของแอมโมเนียม เฟอร์ริก ซัลเฟต โดเดคาไฮเดรตส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาการสลายตัวแบบคู่ ขั้นตอนสำคัญมีดังนี้:
การเตรียมวัตถุดิบ:ละลายเฟอร์รัสซัลเฟต (FeSO₄·7H₂O) ในน้ำบริสุทธิ์ร้อน (70-80 องศา ) เพื่อสร้างสารละลายอิ่มตัว
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน:เติมกรดซัลฟิวริกอุตสาหกรรม (H₂SO₄) และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂ ความเข้มข้น 28-30%) ลงในสารละลายเพื่อออกซิไดซ์ไอออนของเหล็ก (Fe²⁺) ให้เป็นไอออนของเหล็ก (Fe³⁺) จุดสิ้นสุดของปฏิกิริยาได้รับการยืนยันโดยการทดสอบโพแทสเซียมเฟอโรไซยาไนด์ (การไม่มีตะกอนสีน้ำเงินบ่งชี้ว่าเกิดออกซิเดชันโดยสมบูรณ์ของเหล็ก)
การทำให้บริสุทธิ์จากการตกผลึก:อุ่นสารละลายไว้ที่ 70-80 องศาเพื่อกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เหลือ จากนั้นระเหยและทำให้เข้มข้นในสถานะอิ่มตัว ค่อยๆ เติมสารละลายร้อนแอมโมเนียมซัลเฟต ((NH₄)₂SO₄) คนและทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิ 0-10 องศา (หลีกเลี่ยงอุณหภูมิที่สูงกว่า 10 องศาเพื่อป้องกันผลึกขนาดใหญ่) เพื่อตกตะกอนผลิตภัณฑ์น้ำมันดิบ ผลิตภัณฑ์ดิบถูกละลายในน้ำร้อน 50 องศา จากนั้นควบคุมความหนาแน่น (1.28-1.30) และอุณหภูมิ (45-55 องศา ) เพื่อเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จำนวนเล็กน้อยเพื่อออกซิไดซ์สิ่งสกปรกเพิ่มเติม กรองและปล่อยให้ยืนตกผลึกจนได้ผลึกอนุภาคขนาดเล็กในที่สุด กระบวนการทำให้แห้งควรดำเนินการที่อุณหภูมิห้องเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำที่ตกผลึก
พารามิเตอร์หลักของกระบวนการนี้ได้แก่ อุณหภูมิของปฏิกิริยา ปริมาณของสารออกซิแดนท์ และอัตราการตกผลึก ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง- (ความบริสุทธิ์สามารถเข้าถึงได้มากกว่า 99%) ผลิตภัณฑ์เกรดอุตสาหกรรม-มักจะบรรจุในขนาด 25 กิโลกรัมต่อบาร์เรลเพื่อการจัดเก็บและขนส่งที่ง่ายดาย
|
|
|
|
โดเมนแอปพลิเคชันหลัก
โดเมนเคมีวิเคราะห์
ตัวบ่งชี้การกำหนดค่าฮาโลเจน: ในวิธีการเชิงปริมาตร (เช่น วิธีของ Mohr และวิธีของ Fehling) จะใช้เฟอร์ริกแอมโมเนียมซัลเฟตเป็นตัวบ่งชี้จุดสิ้นสุด ไอออนของเหล็กทำปฏิกิริยากับไอออนไทโอไซยาเนต (SCN⁻) เพื่อสร้างสารเชิงซ้อนสีแดง (Fe(SCN)₃) ซึ่งบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุดของการไทเทรต ตัวอย่างเช่น ในการหาค่าคลอไรด์ไอออน (Cl⁻) ไทแทรนต์ของซิลเวอร์ไนเตรต (AgNO₃) ที่มากเกินไปจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียมไทโอไซยาเนต (NH₄SCN) และลักษณะของสีแดงบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุด
สารละลายมาตรฐานสำหรับการเตรียมเฟอร์ริกไอออน: ความบริสุทธิ์และความเสถียรสูงทำให้เป็นวัตถุดิบในอุดมคติสำหรับการเตรียมสารละลายมาตรฐานไอออนของเหล็ก ซึ่งใช้สำหรับสอบเทียบเครื่องมือวิเคราะห์หรือเป็นรีเอเจนต์สำหรับการไทเทรต
โดเมนการผลิตทางอุตสาหกรรม
การควบคุมคุณภาพของปุ๋ยไนโตรเจน: ในการผลิตโซดาแอช (Na₂CO₃) สารนี้จะใช้ในการตรวจจับปริมาณไอออนของธาตุเหล็กในผลิตภัณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่าปุ๋ยไนโตรเจนมีความบริสุทธิ์ตรงตามมาตรฐาน
การวิเคราะห์สารละลายเกลือของโลหะ: ด้วยการก่อตัวของตะกอนหรือสารเชิงซ้อน ทำให้สามารถแยกและกำหนดสิ่งเจือปน เช่น ไซยาไนด์ (CN⁻) ในสารละลายเกลือของโลหะได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์
โดเมนวิทยาศาสตร์วัสดุ
สารมอร์แดนติ้ง: ในอุตสาหกรรมการพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ ไอออนของเหล็กสามารถรวมกับโมเลกุลของสีย้อมเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของสีย้อมบนเส้นใย เพิ่มความคงทนและความสม่ำเสมอของการย้อม
ตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา: ในฐานะที่เป็นสารตั้งต้นของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีธาตุเหล็ก- มันถูกใช้ในปฏิกิริยาเคมี เช่น การสังเคราะห์แอมโมเนียและการสังเคราะห์ Fischer-Tropsch เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาและความสามารถในการคัดเลือก
ข้อมูลจำเพาะการดำเนินงานด้านความปลอดภัยและการจัดเก็บ
การคุ้มครองส่วนบุคคล
ผู้ปฏิบัติงานต้องสวมถุงมือป้องกัน แว่นตา และเครื่องช่วยหายใจ เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสทางผิวหนังหรือการหายใจเอาฝุ่นเข้าไป หากเข้าตา ให้ล้างออกด้วยน้ำปริมาณมากทันทีและไปพบแพทย์ หากสัมผัสผิวหนัง ให้ล้างด้วยน้ำสบู่และเปลี่ยนเสื้อผ้าที่เปื้อน
สภาพการเก็บรักษา
ควรเก็บผลิตภัณฑ์ไว้ในคลังสินค้าที่เย็นและมีอากาศถ่ายเท อุณหภูมิไม่เกิน 37 องศา และเก็บให้ห่างจากแหล่งไฟและแหล่งความร้อน คลังสินค้าควรติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า และระบบไอเสียควรมีอุปกรณ์ป้องกัน-สายดินป้องกันไฟฟ้าสถิต ห้ามเก็บร่วมกับสารออกซิแดนท์หรือสารเคมีที่บริโภคได้เพื่อป้องกันปฏิกิริยาที่เป็นอันตราย
การจัดการเหตุฉุกเฉิน
ในกรณีที่เกิดการรั่วไหล ให้แยกแหล่งกำเนิดการรั่วไหลและจัดทำเขตเตือน ใช้ทรายหรือวัสดุเฉื่อยเพื่อดูดซับสารที่รั่วไหลเพื่อป้องกันไม่ให้ไหลลงสู่ท่อน้ำทิ้งหรือแหล่งน้ำ เมื่อดับไฟ ให้ใช้ผงแห้ง โฟม หรือสารดับเพลิงคาร์บอนไดออกไซด์ ห้ามฉีดน้ำโดยตรงเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของไฟ
แนวโน้มตลาดและแนวโน้มราคา
ราคาตลาดของไดแคลเซียมซัลเฟต เฟอร์ริก แอมโมเนียมซัลเฟตได้รับผลกระทบอย่างมากจากความบริสุทธิ์ ข้อมูลจำเพาะของบรรจุภัณฑ์ และซัพพลายเออร์ ยกตัวอย่างตลาดจีน ช่วงราคาของผลิตภัณฑ์เกรดอุตสาหกรรม- (ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99%) คือ 4-72 หยวนต่อกิโลกรัม ใบเสนอราคาจากซัพพลายเออร์ในภูมิภาคหูเป่ยค่อนข้างกระจุกตัว ตัวอย่างเช่น บริษัท Hubei Jushi Technology Co., Ltd. จำหน่ายผลิตภัณฑ์บรรจุในถังขนาด 25 กก. โดยมีราคา 4 หยวนต่อกิโลกรัม ในขณะที่ Hubei Qifei Pharmaceutical Chemical Co., Ltd. นำเสนอผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันในราคา 72 หยวนต่อกิโลกรัม โดยความแตกต่างส่วนใหญ่เนื่องมาจากคุณภาพระดับพรีเมียมของแบรนด์และระดับความบริสุทธิ์ นอกจากนี้ ซัพพลายเออร์บางรายเสนอราคาที่ต่อรองได้ ซึ่งสามารถต่อรองได้ตามปริมาณการซื้อ ซึ่งเหมาะสำหรับความต้องการในการจัดซื้อขนาดใหญ่
ทิศทางการพัฒนาในอนาคต
ด้วยการปรับปรุงเคมีวิเคราะห์และการผลิตทางอุตสาหกรรมให้ดียิ่งขึ้น ขอบเขตการใช้งานของแอมโมเนียม เฟอร์ริก ซัลเฟต โดเดคาไฮเดรตจะขยายออกไปอีก ตัวอย่างเช่น ในการตรวจสอบสภาพแวดล้อม ความต้องการใช้เป็นรีเอเจนต์ทดสอบสำหรับไอออนของโลหะหนักอาจเพิ่มขึ้น ในด้านพลังงานใหม่ การวิจัยเกี่ยวกับ-ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีธาตุเหล็กอาจส่งเสริมการประยุกต์ใช้เป็นตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา ในเวลาเดียวกัน การพัฒนากระบวนการสังเคราะห์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (เช่น การลดปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และการปรับสภาวะการตกผลึกให้เหมาะสม) จะช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาด