Kort svar: Järnvitriol löser sig lätt i vatten och ger en svagt grönaktig, sur lösning. Varmt vatten löser betydligt mer än kallt, vilket är grunden för kristallodling: en varm, mättad lösning fäller ut kristaller när den svalnar. Lösligheten ökar med temperaturen upp till ungefär 60 grader. Över det blir monohydratet den form som fälls ut, och lösligheten slutar öka. I vatten oxiderar järnet efter hand, och lösningen blir gulare och grumlig. Därför blandar man järnvitriol precis före användning.
Vad händer när järnvitriol löser sig?
När en järnvitriolkristall hamnar i vatten lossnar jonerna ur kristallen och omges av vattenmolekyler. Järnjonerna, Fe2+, och sulfatjonerna, SO4 2-, rör sig fritt i lösningen. Kristallvattnet följer med ut i lösningen och blir en del av vattnet.
Järnjonen i vatten omges av sex vattenmolekyler. Det är samma omgivning som i kristallen, och därför har lösningen ungefär samma blekgröna ton som kristallerna, bara mycket svagare. Hur kristallvattnet är uppbyggt beskriver vi i artikeln om kristallvatten och hydrater.
Löslighet och mättad lösning
Löslighet är hur mycket av ett ämne som kan lösas i en viss mängd vatten vid en viss temperatur. När vattnet inte kan lösa mer är lösningen mättad. Tillsätter man mer blir det liggande olöst på botten.
En mättad lösning är inte stillastående. Hela tiden lossnar joner från kristallerna på botten, och lika många fastnar igen. Det kallas jämvikt. Om något ändras, till exempel temperaturen, förskjuts jämvikten.
Järnvitriol hör till de salter som är lättlösliga i vatten. Det märks på att kristallerna försvinner snabbt när man rör om, särskilt om de är finkorniga.
Varför löser varmt vatten mer?
För järnvitriol ökar lösligheten tydligt när temperaturen stiger. Ett glas varmt vatten kan lösa mycket mer än ett glas kallt. Det har två praktiska följder:
- Det går fortare att lösa kristallerna i ljummet vatten. Både för att lösligheten är högre och för att molekylerna rör sig snabbare.
- En varm, mättad lösning blir övermättad när den svalnar. Det som inte längre får plats fälls ut som kristaller. Det är så man odlar järnvitriolkristaller.
Sambandet gäller dock inte hur långt som helst. Vid omkring 60 grader byter den stabila formen i kontakt med lösningen från heptahydrat till monohydrat. Över den temperaturen är det monohydratet som fälls ut, och lösligheten ökar inte längre på samma sätt utan börjar till och med minska. Det är ett ovanligt beteende som kemister brukar visa i en löslighetskurva, ett diagram över löslighet mot temperatur.
För den som odlar kristaller räcker det att veta att det inte behövs kokande vatten. Varmt vatten från en vattenkokare som har fått stå en stund fungerar bra.
Varför är lösningen sur?
En lösning av järnvitriol är sur, trots att ämnet inte är en syra i vanlig mening. Det beror på att järnjonerna påverkar vattenmolekylerna runt sig. En del av vattenmolekylerna avger en vätejon, och det är vätejonerna som gör lösningen sur. Fenomenet kallas hydrolys.
Effekten blir starkare om järnet oxiderar till järn(III), eftersom järn(III) drar hårdare i vattenmolekylerna. Därför kan en lösning som har stått länge bli ännu surare. Att lösningen är sur är skälet till att man blandar i kärl av plast eller glas, och inte i metallhinkar.
Varför blir lösningen grumlig?
En nyblandad lösning är oftast klar. Efter en tid blir den gulaktig och sedan grumlig, och så småningom kan ett rostbrunt slam lägga sig på botten. Det är järnet som oxiderar.
- Syre från luften löser sig i vattnet.
- Järn(II) oxideras till järn(III).
- Järn(III) bildar svårlösliga föreningar med vatten och hydroxid, och de faller ut som små partiklar.
Oxidationen går långsammare ju surare lösningen är och fortare ju mindre sur den är. Det är därför laboratorier ofta tillsätter lite svavelsyra till järn(II)lösningar som ska sparas. Den metoden är inget för hemmabruk, men den förklarar kemin. Färgskiftet från grönt till gult och brunt förklarar vi närmare i artikeln om färgerna hos järn(II) och järn(III).
Kranvatten eller destillerat vatten?
Det spelar roll vilket vatten du använder:
- Destillerat eller avjoniserat vatten innehåller nästan inga andra ämnen. Lösningen blir klarare och håller sig klar längre.
- Kranvatten innehåller lösta ämnen, bland annat vätekarbonat som gör vattnet mindre surt. När järnvitriol löses i kranvatten blir lösningen därför ofta snabbare grumlig. Vattnet innehåller också löst syre.
För kristallodling och enkla försök ger destillerat vatten bäst resultat. För andra ändamål gäller förpackningens anvisning.
Lösa järnvitriol säkert
- Använd handskar och skyddsglasögon.
- Häll kristallerna i vattnet, inte vattnet över kristallerna, så minskar risken för stänk.
- Använd kärl och redskap av plast eller glas som aldrig används till mat.
- Rör om med en plastsked eller glasstav tills allt har löst sig.
- Blanda bara så mycket som du ska använda, och blanda precis innan.
- Märk kärlet om lösningen ska stå kvar en stund, och ställ det oåtkomligt för barn och djur.
Lösningen ger rostbruna fläckar på sten, betong och textilier, så täck underlaget. Överbliven lösning häller du inte ut i dagvattenbrunnar eller i naturen. Läs hur du gör i guiden om förvaring och avfall.
Testa själv: hur fort löser sig kristallerna?
Ett enkelt sätt att se hur temperaturen påverkar är att lösa lika mycket järnvitriol i ett glas kallt vatten och ett glas ljummet vatten, och jämföra hur fort kristallerna försvinner. Gör det som vuxen, eller med en vuxen som ansvarar, och med den säkerhetsutrustning som beskrivs ovan. Järnsulfat för egna försök finns bland annat hos Allt-Fraktfritt.
Vanliga frågor om löslighet
Löser sig järnvitriol i kallt vatten?
Ja, men långsammare och i mindre mängd än i varmt vatten.
Varför blir lösningen sur?
Järnjonerna gör att vattenmolekylerna runt dem avger vätejoner. Det kallas hydrolys.
Hur länge håller en lösning?
Den börjar oxidera direkt och blir efter hand gul och grumlig. Blanda hellre färskt.
Löser sig monohydrat lika lätt?
Det löser sig, men ofta långsammare än kristallerna.
