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硫化亞鐵
來源:互聯網

硫化亞鐵(二價鐵硫化物) 化學式FeS,分子量為87.91,一種無機化合物,含雜質硫化亞鐵為灰色至棕色固體,純品為黑褐色六方晶體。其比重為4.74,熔點1194 ℃,不溶于氨,難溶于水,密度為4.84g/cm3。硫化亞鐵有低毒性,大鼠經口以Fe計的LD50為279~558mg/kg(bw)。硫化亞鐵溶于酸時會產生硫化氫氣體,可用溫熱的稀硫酸與硫化亞鐵固體在啟普發生器的簡易裝置中進行反應(用鹽酸制備硫化氫時會使硫化氫中混有氯化氫氣體)。硫化亞鐵在潮濕空氣中逐漸氧化成四氧化三鐵和硫,可由鐵和硫在高真空石英封管內共熔制得,反應方程式為Fe+S→ FeS(條件為加熱)。硫化亞鐵主要用于硫化氫和陶瓷的制備以及可用作油漆顏料等方面。

環境分布

硫化亞鐵形成于含硫酸根還原菌的還原環境中。硫酸根還原菌可以利用環境中的有機質作為碳源和代謝能量,將硫酸根(SO42-)還原為S2-后與離子態Fe2+或者鐵氧化物反應形成FeS。其廣泛存在于含有機質和硫酸根還原菌的還原環境中,如較深層土壤,地下水和江海河口沉積物等。黃鐵礦是分布范圍最廣的硫化物,可以用來提取硫和制造硫酸,多存在于巖漿巖、沉積巖、變質巖的副礦物中,含有鉆、、鋅等物質。

物質結構

硫化亞鐵屬于P4/nmm 空間群,有一個特殊的由四面體結合在一起的層狀結構結構層沿c 軸方向延伸并通過范德華力結合在一起,如圖1所示,

在硫化亞鐵結構層中,每個Fe 原子與四個 S 原子通過配位作用形成共邊四面體。四個Fe原子之間又分別以 0.26 nm 的距離連接成一個正四邊形,這種短的距離可能導致Fe的d軌道電子在基面中廣泛地離域,進而使FeS具有金屬導電性。FeS具有的納米級粒徑和較大的比表面積使其表現出更強的吸附性能和反應活性,其表面活性位點決定它在水溶液的表面電荷。當FeS溶于水時,其晶體邊緣的Fe原子和S原子可以通過水解作用形成羥基巰基兩種官能團。根據溶液的pH值,兩種官能團都存在質子化和去質子化兩種形態。當溶液pH低于FeS表面零點電荷pH值時,表面主要是≡Fe OH2+和≡FeSH0官能團,而當溶液 pH 高于零點電荷 pH 值時則主要是≡FeOH0和≡FeS-,但是不同研究測出來的FeS表面零點電荷pH值相差較大。

理化性質

含雜質的硫化亞鐵為灰色至棕色固體,純品為無色六方晶體,比重為4.74,熔點:1194℃,不溶于氧,難溶于水,密度為4.84g/cm3。硫化亞鐵是反鐵磁性的,溶于無機酸,同時放出有毒和可燃性之硫化氫氣體,化學方程式為FeS + 2 HCl→ FeCl2 + H2S↑。其反應如下:

在空氣中加熱容易被氧化,其反應為

此外,硫化亞鐵在潮濕空氣中可以逐漸被氧化而分解成硫和四氧化三鐵。

硫化亞鐵及鐵的其它硫化物在空氣中受熱或光照時,會發生如下反應:

制備

測定

不同樣品中硫化亞鐵的測定方法

各種爐渣中FeS的測定方法則基于在浸取金屬鐵后的殘渣中,用溴—甲醇溶液選擇溶解FeS,鐵的氧化物留于殘渣中;也可用溴—甲醇溶液同時浸取金屬鐵和FeS,測定二者鐵的合量,然后減去金屬鐵量可得硫化亞鐵的鐵含量。

試樣中硫化亞鐵與非氧化性酸反應生成硫化氫氣體,用乙酸鎘乙酸鋅混合溶液吸收后產生硫化鎘硫化鋅沉淀。加入過量碘標準溶液與硫化鎘和硫化鋅發生定量反應,剩余的碘以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標準溶液滴定。根據實際消耗的碘量,即可求得硫化亞鐵含量。

應用領域

安全事宜

健康危害

硫化亞鐵有低毒性,大鼠經口以Fe計的LD50為279~558mg/kg(bw)。人長期吸入該粉塵,可能引起肺塵病改變;若不慎觸及皮膚和眼睛會引起刺激癥狀;誤服可引起胃腸刺激癥狀,并可能導致十二指腸假性黑變病。

急救措施

吸入

誤吸入硫化亞鐵后,應該保持呼吸道通暢,必要時輔助通氣。當出現出血性胃腸炎引起的休克時應用靜脈注射晶體液進行治療,必要時更換血液,并且時刻監測休克情況。

眼睛

當眼睛接觸到硫化亞鐵時,應立即用水或生理鹽水沖洗眼睛。

攝入

當攝入硫化亞鐵時,如果患者可以吞咽、有強烈的嘔吐反應并且不流口水,應進行漱口稀釋。

中毒措施

患者發生輕度中毒時,會出現明顯的低血容量,嚴重中毒時(例如休克、嚴重酸中毒和/或血清鐵> 500-600 mcg/dL)應給予去鐵胺進行治療。應時刻監測患者尿液中去鐵胺-鐵配位化合物的情況。當尿液恢復正常或血清鐵水平升高則可停止治療。

環境

當加熱分解時,它會散發出硫氧化物的有毒煙霧,其氧化是一種重要的地球化學過程,不僅導致酸性礦山廢水的形成還會影響環境污染物的釋放,遷移,降解和或化學形態的轉化。

消防

硫化亞鐵自燃的過程中如果沒有一定的可燃物支持,將產生白色的SO2氣體,常被誤認為水蒸汽,伴有刺激性氣味,同時放出大量的熱。當周圍有其它可燃物(如油品)存在時,會冒出濃煙,并引發火災和爆炸。

預防自燃的措施

參考資料 >

Ferrous sulfide.pubchem.2023-03-14

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