Kort svar: Järnsulfat är en av industrins vanligaste järnkemikalier. Det uppstår bland annat som biprodukt när stål betas i svavelsyra och när titandioxid tillverkas. I stor skala används det som fällningskemikalie vid rening av avloppsvatten, där järnet binder fosfor och partiklar så att de kan avskiljas. Det används också i cement för att omvandla sexvärt krom till trevärt krom, som är mindre lösligt, och som råvara för järnoxidpigment.

Var kommer järnsulfatet ifrån?

Förr utvanns järnvitriol ur vittrad malm vid gruvorna, vilket vi beskriver i artikeln om vitriolens historia. Idag kommer det mesta från industriella processer där järn och svavelsyra möts:

• Betning av stål. När stål rengörs från glödskal och rost i ett bad av svavelsyra löses järn upp. Ur den förbrukade syran kan järnsulfat utvinnas.
• Tillverkning av titandioxid. Titandioxid är det vita pigmentet i bland annat färg och plast. I den så kallade sulfatprocessen bildas stora mängder järnsulfat som biprodukt.
• Direkt framställning. Järnsulfat kan också framställas genom att järn löses i svavelsyra.

Att mycket järnsulfat är en biprodukt innebär att ett restflöde från en industri kan bli en råvara i en annan.

Vattenrening: fällning av fosfor och partiklar

En av de största användningarna är i reningsverk för avloppsvatten. Där används järnsalter, bland annat järnsulfat, som fällningskemikalier.

Principen är enkel att beskriva. Järnjonerna reagerar med fosfat i vattnet och bildar svårlösliga föreningar. Samtidigt bildas flockar av järnhydroxid som fångar upp små partiklar. Flockarna sjunker och kan avskiljas som slam. På så sätt minskar mängden fosfor i det renade vattnet, vilket är viktigt eftersom fosfor bidrar till övergödning av sjöar och hav.

Järnsulfat innehåller järn(II), som i reningsprocessen ofta oxideras till järn(III) för att fungera som bäst. Därför används även järn(III)sulfat och järn(III)klorid för samma ändamål. Skillnaderna mellan de olika järnsalterna går vi igenom i jämförelsen mellan järnföreningarna.

Det här är storskalig processteknik som sköts av reningsverk och industrier. Järnvitriol för hemmabruk är inte avsedd för att behandla vatten, varken i brunnar, dammar eller akvarier.

Cement: att omvandla sexvärt krom

Cement kan innehålla små mängder krom, och en del av det kan finnas som sexvärt krom. Sexvärt krom är känt för att kunna ge allergiska hudbesvär hos personer som ofta arbetar med våt cement och betong. Inom EU finns därför en gräns för hur mycket lösligt sexvärt krom cement får innehålla.

För att klara gränsen tillsätts ofta järnsulfat. Järn(II) fungerar som reduktionsmedel: det lämnar ifrån sig elektroner till kromet, som då övergår till trevärt krom. Trevärt krom är mycket mindre lösligt i vatten. Själva järnet oxideras samtidigt till järn(III).

Eftersom järn(II) oxiderar i luft och fukt har reduktionen en begränsad hållbarhet. Det är en anledning till att cementsäckar ofta har en angiven period under vilken kromhalten håller sig under gränsen, om säcken förvaras torrt och oöppnad. Det är samma kemi som gör att järnvitriol blir brun i en öppen påse, vilket vi förklarar i artikeln om varför järnvitriol blir gul eller brun.

Pigment: järnoxider i många färger

Järnoxider är bland de viktigaste färgpigmenten i världen och ger röda, gula, bruna och svarta kulörer i bland annat betong, takpannor, färg och plast. En del av dessa pigment framställs ur järnsulfat.

Förenklat går det till så att järnet i en järnsulfatlösning fälls ut och oxideras under kontrollerade förhållanden. Temperatur, pH och syretillförsel avgör vilken järnoxid som bildas och därmed vilken färg det blir. Gula pigment kan sedan hettas upp till röda.

Redan förr visste man att upphettad järnvitriol lämnade efter sig ett rött pulver. Det röda pulvret användes som pigment och polermedel långt innan man förstod kemin bakom det.

Andra användningsområden

Järnsulfat används också inom flera andra områden, till exempel:

• Som järnkälla i gödselmedel och i jordbruk och trädgård.
• I kemisk framställning, där det är en råvara för andra järnföreningar.
• Som reduktionsmedel i olika industriprocesser, där järn(II) får lämna ifrån sig elektroner.
• I hantverk, där järn tillsammans med garvämnen ger gråa och svarta toner.

Hantering i industrin

I industrin hanteras järnsulfat i stora mängder, och samma faroangivelser gäller som för den lilla påsen hemma: skadligt vid förtäring, irriterar huden och kan orsaka allvarlig ögonirritation. Yrkesmässiga användare får ett säkerhetsdatablad med information om skyddsutrustning, förvaring och vad man gör vid spill. Hur ett sådant blad är uppbyggt förklarar vi i guiden om säkerhetsdatablad och faromärkning.

Vanliga frågor om järnsulfat i industrin

Varför används järn för att rena avloppsvatten?

Järnjoner binder fosfat och bildar flockar som fångar partiklar, så att de kan avskiljas som slam.

Varför tillsätts järnsulfat i cement?

För att omvandla sexvärt krom till trevärt krom, som är mindre lösligt.

Kommer järnsulfat från gruvor idag?

Mest från industriella processer, till exempel betning av stål och tillverkning av titandioxid.

Kan jag använda järnvitriol för att rena vatten hemma?

Nej. Vattenrening är storskalig processteknik, och järnvitriol för hemmabruk är inte avsedd för det.

Kort svar: Du kan odla gröna kristaller av järnvitriol genom att lösa så mycket järnvitriol du kan i varmt vatten, låta lösningen svalna långsamt i en ren glasburk och hänga en liten ympkristall i en tråd i lösningen. Efter några dagar växer kristallen. Experimentet ska göras av en vuxen eller under vuxen tillsyn, med handskar och skyddsglasögon, och med redskap som aldrig används till mat. Kristallerna blir gulbruna i luft, så förvara dem i en tät burk.

Varför bildas kristaller?

Varmt vatten kan lösa mer järnvitriol än kallt. När en varm, mättad lösning svalnar får vattnet inte längre plats för allt som har lösts, och överskottet fäller ut som fast ämne. Sker det långsamt hinner molekylerna ordna sig i ett regelbundet mönster, och det blir kristaller.

Järnvitriol bildar blågröna kristaller med sju vattenmolekyler bundna i strukturen. Det är samma kristallvatten som gör att kristallerna kan vittra eller oxidera om de förvaras fel. Läs mer om ämnet i järnvitriol förklarat.

Säkerhet först

Järnvitriol är skadligt vid förtäring, irriterar huden och kan orsaka allvarlig ögonirritation. Därför gäller några regler hela tiden:

• En vuxen ansvarar. Barn kan vara med och titta och göra delar av försöket, men en vuxen hanterar kristallerna och den varma lösningen.
• Handskar och skyddsglasögon från det att förpackningen öppnas tills allt är undanställt.
• Inget kök. Använd inte kastruller, skedar eller glas som sedan ska användas till mat. Ha egna, märkta redskap.
• Ät och drick inte där du gör försöket, och tvätta händerna efteråt.
• Märk burken tydligt med vad den innehåller och ställ den där barn och djur inte når den.
• Täck underlaget. Stänk ger rostbruna fläckar på bänkar, textilier och sten.

Vad faromärkningen betyder kan du läsa i guiden om säkerhetsdatablad och faromärkning.

Det här behöver du

• Järnvitriol i form av kristaller. Har du ingen hemma finns järnvitriol för experiment och hemmabruk hos Allt-Fraktfritt.
• Destillerat eller avjoniserat vatten. Kranvatten fungerar, men kan ge grumligare lösning.
• Två rena glasburkar, gärna med lock.
• En plastsked eller glasstav att röra med.
• Ett kaffefilter och en tratt.
• Bomullstråd eller fiskelina och en penna eller glasspinne att hänga tråden i.
• Handskar, skyddsglasögon och tidningspapper eller plast som underlägg.
• En vattenkokare för att värma vatten.

Steg 1: gör en mättad lösning

Häll varmt vatten från vattenkokaren i en glasburk. Det ska vara varmt men inte kokande. Tillsätt järnvitriol lite i taget och rör om tills det har löst sig. Fortsätt tills det inte längre löser sig, utan några korn blir liggande på botten. Då är lösningen mättad.

Häll alltid kristallerna i vattnet, inte vattnet över kristallerna, så minskar risken för stänk.

Steg 2: filtrera

Häll den varma lösningen genom ett kaffefilter över i den andra, rena burken. Det tar bort olösta korn och smuts som annars kan få många små kristaller att bildas i stället för en stor.

Steg 3: gör en ympkristall

Häll några matskedar av lösningen på ett litet fat och låt det stå. Efter några timmar till ett dygn har små kristaller bildats. Välj den finaste och knyt fast den i tråden. Det går också att låta en grov tråd hänga direkt i lösningen, så att kristaller börjar växa på den.

Steg 4: låt kristallen växa

Knyt tråden runt pennan och lägg pennan över burkens öppning så att kristallen hänger fritt i lösningen, utan att röra botten eller väggarna. Lägg ett papper eller tyg löst över burken mot damm.

Ställ burken på en lugn, sval plats där den får stå orörd och där barn och djur inte når den. Titta till den varje dag. Kristallen växer långsamt när vattnet avdunstar och lösningen svalnar.

Varför blir lösningen brun?

Efter några dagar blir lösningen ofta gulare och kan börja grumla sig. Det är järnet som oxiderar i kontakt med luften. Det är normalt, men det kan ge bruna fläckar på kristallen. Läs mer i varför järnvitriol blir gul eller brun.

Det hjälper att använda destillerat vatten, att ha burken så täckt som möjligt och att inte låta försöket pågå längre än nödvändigt.

Ta vara på kristallen

När kristallen är så stor du vill, lyft upp den med handskar och låt den torka på ett papper. Lägg den sedan i en liten, tät burk med lock. Järnvitriolkristaller i öppen luft blir efter hand gulbruna eller vitaktiga i ytan.

Märk burken och förvara den oåtkomligt för barn och djur. Kristallen ska inte hanteras med bara händer.

Rester efter försöket

Häll inte ut lösningen i en dagvattenbrunn eller i naturen. Små rester kan ofta lämnas till återvinningscentralen. Hur du gör beskriver vi i guiden om förvaring och avfall.

Vanliga frågor om kristallodling

Hur lång tid tar det?

Små kristaller kan synas efter ett dygn. En större kristall behöver ofta en till flera veckor.

Varför blev det många små kristaller i stället för en stor?

Lösningen svalnade för snabbt eller innehöll smuts. Filtrera och låt den svalna långsammare.

Passar experimentet för barn?

Med en vuxen som ansvarar och hanterar ämnet, ja. För yngre barn finns ofarligare ämnen för kristallodling, till exempel socker eller koksalt.

Varför blev kristallen brun efter några veckor?

Järnet har oxiderat i luften. Förvara kristallen i en tät burk.

Kort svar: Järnvitriol blir gul eller brun när järnet i kristallerna reagerar med syre i luften och går från järn(II), som är grönt, till järn(III), som är gulbrunt. Fukt gör att det går fortare. Blir kristallerna i stället vita och pulvriga har de tappat en del av sitt kristallvatten, vilket händer i torr värme. Förvara järnvitriol torrt, svalt och i en tät förpackning, så behåller kristallerna sin gröna färg längre.

Grönt blir brunt: oxidation

Järnet i järnvitriol är tvåvärt, järn(II). Det är inte helt stabilt i luft, utan tar gärna upp syre och övergår till trevärt järn, järn(III). Det kallas oxidation, och det är i princip samma reaktion som när järn rostar.

Järn(II)föreningar är blekt gröna, medan järn(III)föreningar är gula, bruna eller rödbruna. När ytan på en kristall oxiderar bildas därför en gulbrun hinna. Det som bildas är framför allt basiska järn(III)sulfater och järnhydroxider, ämnen som påminner om rost.

Några saker som påverkar hur snabbt det går:

• Fukt. Vatten på kristallernas yta gör att syret kan reagera mycket lättare. Torra kristaller i en tät burk kan hålla sig gröna länge.
• Luft. En öppen påse ger hela tiden ny tillgång till syre.
• Värme. Kemiska reaktioner går i regel fortare när det är varmt.
• Tid. Även välförvarad järnvitriol kan få en lätt gul yta efter lång tid.

Grönt blir vitt: när kristallvattnet försvinner

Ibland blir kristallerna inte bruna utan vitaktiga och pulvriga. Det beror på något annat. Järnvitriol innehåller sju vattenmolekyler per formelenhet, bundna i själva kristallen. I torr och varm luft kan en del av det vattnet avgå. Det kallas vittring.

När kristallvattnet minskar bildas former med färre vattenmolekyler, som så småningom liknar monohydratet, ett ljust gråvitt pulver. Ämnet är fortfarande järnsulfat, men vikten och utseendet har ändrats. Mer om de olika formerna finns i järnvitriol förklarat.

Vittring och oxidation kan ske samtidigt. Gamla kristaller kan därför vara både vitaktiga och fläckvis bruna.

Klumpar och kakor

Har påsen stått fuktigt drar kristallerna åt sig vatten, löses delvis upp i ytan och fastnar i varandra. När de sedan torkar bildas hårda klumpar. Klumpar i kombination med brun färg är ett tydligt tecken på att förvaringen har varit för fuktig.

Lösningen blir också brun

Samma sak händer i vatten. En nyblandad lösning av järnvitriol är svagt grönaktig och klar. Får den stå öppen en tid börjar den bli gulaktig, sedan brun och grumlig, och till slut kan ett rostbrunt slam lägga sig på botten.

Det är järn(III) som bildas och faller ut som svårlösliga föreningar. Oxidationen går långsammare i sur lösning och fortare ju mindre sur den är. Det är en anledning till att man brukar blanda järnvitriol precis innan användning, i stället för att spara en färdig lösning.

Ett enkelt försök att se oxidationen

Vill du se oxidationen med egna ögon kan du göra ett enkelt försök. Gör det som vuxen, eller med en vuxen bredvid, och använd handskar och skyddsglasögon.

1. Lös en liten mängd järnvitriol i ljummet vatten i två likadana glasburkar av samma storlek.
2. Skruva på locket på den ena burken så att den blir helt full och utan luft. Låt den andra stå öppen.
3. Märk båda burkarna tydligt och ställ dem utom räckhåll för barn och djur.
4. Jämför färgen efter några timmar och efter ett par dagar.

Den öppna burken brukar bli gulare och grumligare snabbare. Lösningen kan ge fläckar, så ställ burkarna på ett underlag som tål det. Häll inte ut resterna i dagvattenbrunnen, utan läs i guiden om förvaring och avfall hur du gör dig av med dem. Vill du gå vidare kan du prova att odla järnvitriolkristaller.

Går det att använda bruna kristaller?

Ofta går det, men det beror på hur mycket som har oxiderat. Är det bara en tunn yta och kristallerna är gröna inuti fungerar de i regel som vanligt. Är kristallerna bruna rakt igenom finns det mindre järn(II) kvar, och lösningen kan bli grumlig.

Om resultatet är viktigt, gör ett litet prov först. För gödsling gäller förpackningens anvisning även för äldre kristaller, och det är ingen bra idé att kompensera med en större mängd.

Så håller du kristallerna gröna

• Förvara järnvitriol torrt, svalt och mörkt.
• Stäng påsen ordentligt, eller häll över innehållet i en tät burk av plast eller glas med lock.
• Ta bara fram den mängd du behöver och stäng burken direkt.
• Blanda lösningen precis innan du ska använda den.
• Märk burken tydligt och förvara den oåtkomligt för barn och djur.

Vanliga frågor om bruna kristaller

Är brun järnvitriol farligare?

Faromärkningen gäller fortfarande, så hantera den på samma sätt som färska kristaller.

Kan man få bruna kristaller gröna igen?

Inte på något enkelt sätt hemma. Det är bättre att förvara rätt från början.

Varför är fläckarna bruna när kristallerna är gröna?

Fläckarna består av oxiderat järn, järn(III), alltså rost.

Vad är det vita pulvret på kristallerna?

Sannolikt järnsulfat som har tappat en del av sitt kristallvatten.

Kort svar: Järnvitriol och järnsulfat är samma ämne: järn(II)sulfat. Järnklorid är ett annat salt, där järnet sitter ihop med klorid i stället för sulfat, och det är oftast järn(III)klorid man menar. Järnkelat är järn som är bundet till en organisk molekyl som håller järnet löst. Järnoxid är i stort sett rost. Alla innehåller järn, men de skiljer sig i hur järnet är bundet, hur de reagerar och vad de används till.

Först: järn(II) och järn(III)

För att förstå skillnaderna behöver man känna till järnets två vanliga former i kemiska föreningar:

• Järn(II), även kallat tvåvärt järn eller ferrojärn, har laddningen 2+. Det ger ofta gröna eller blekgröna föreningar. Järnvitriol innehåller järn(II).
• Järn(III), även kallat trevärt järn eller ferrijärn, har laddningen 3+. Det ger gula, bruna och rödbruna föreningar.

Järn(II) övergår lätt till järn(III) när det kommer i kontakt med syre. Det är just den reaktionen som gör att järnvitriol blir brun med tiden, och som ger de typiska rostfläckarna. Mer om det i artikeln om varför järnvitriol blir gul eller brun.

Översikt: järnföreningarna sida vid sida

Ämne	Formel	Järnform	Utseende	Typisk användning
Järnvitriol, järn(II)sulfat	FeSO4·7H2O	Järn(II)	Blågröna kristaller	Järngödsel, pH-sänkning, kulör på trä, industri
Järn(III)sulfat	Fe2(SO4)3	Järn(III)	Gulaktigt pulver eller brun lösning	Vattenrening i industri
Järn(II)klorid	FeCl2	Järn(II)	Grönaktig lösning eller kristaller	Industri, kemisk framställning
Järn(III)klorid	FeCl3	Järn(III)	Mörkbrun lösning eller kristaller	Vattenrening, etsning av koppar
Järnkelat	Till exempel Fe-EDTA	Bundet järn	Pulver eller vätska	Järngödsel
Järnoxider	Till exempel Fe2O3	Oftast järn(III)	Rött, gult, brunt eller svart pulver	Pigment, rost

Järn(II)sulfat och järn(III)sulfat

Det är lätt att tro att alla järnsulfater är samma sak, men det finns två. Järnvitriol är järn(II)sulfat. Järn(III)sulfat innehåller i stället trevärt järn och har en annan färg och andra egenskaper.

Järn(III)sulfat används framför allt i industrin, bland annat som fällningskemikalie vid vattenrening. När järnvitriol oxiderar bildas delvis järn(III)föreningar, vilket är en anledning till att gamla kristaller beter sig annorlunda än färska.

Järnklorid

Järnklorid är ett järnsalt där kloridjoner har ersatt sulfatjonerna. Den vanligaste formen i handeln är järn(III)klorid, som är mörkt brun och mycket sur i lösning.

Järn(III)klorid är välkänd för två saker. Den används i stor skala som fällningskemikalie i vattenreningsverk, och den har länge använts av elektronikhobbyister för att etsa bort koppar från kretskort. Den angriper metall kraftigt och ska hanteras med stor försiktighet. Järnklorid och järnvitriol går alltså inte att byta mot varandra.

Järnkelat

I ett kelat är järnet bundet till en större organisk molekyl, en så kallad kelator. Ordet kommer från grekiskans ord för klo, eftersom molekylen griper om metalljonen. Vanliga kelatorer har förkortningar som EDTA, DTPA och EDDHA.

Det kemiskt intressanta är att kelatet håller järnet löst även när förhållandena annars skulle få det att falla ut som svårlöslig järnhydroxid. Järnsulfat beter sig annorlunda: järnet är fritt i lösningen och påverkas direkt av pH och syre. Därför används kelat och sulfat på olika sätt, även om båda kan vara järngödsel.

Järnoxider: rost och pigment

Järnoxider är föreningar av järn och syre. De finns i många färger: rött, gult, brunt och svart. Rost är en blandning av järnoxider och järnhydroxider, och det är samma typ av ämnen som ger rostfläckarna när järnvitriol har spillts på sten.

Järnoxider är också några av världens viktigaste pigment och har använts sedan förhistorisk tid. En del järnoxidpigment framställs idag ur järnsulfat. Det beskriver vi i artikeln om järnvitriol i industrin.

Vanliga förväxlingar

• Järnvitriol och kopparvitriol. Kopparvitriol är kopparsulfat, ett helt annat ämne.
• Järnsulfat och järnklorid. Båda är järnsalter, men med olika egenskaper och användning.
• Järn(II) och järn(III). Samma grundämne, olika laddning och därmed olika färg och kemi.

Fler förväxlingar och missförstånd går vi igenom i myter om järnvitriol.

Vanliga frågor om järnföreningar

Är järnsulfat och järnvitriol samma sak?

Ja. Båda namnen syftar på järn(II)sulfat.

Kan jag använda järnklorid i stället för järnvitriol?

Nej. Det är ett annat ämne, mer frätande och med andra egenskaper.

Varför finns det två järnsulfater?

Järn kan ha laddningen 2+ eller 3+, och det ger två olika salter med sulfat.

Vad är skillnaden mellan järnkelat och järnsulfat kemiskt?

I kelatet är järnet bundet till en organisk molekyl som håller det löst. I järnsulfat är järnet fritt i lösningen.