Синтез Fe(OH)3 и FeCO3 в лаборатории

[la-vencida]

Добрый день, господа химики!

 

Я учусь в магистратуре на металлурга и неорганический синтез был от меня всегда очень далек. Научник поставил задачу синтезировать гидроксид и карбонат железа. Из того, что нашла в литературе, синтез Fe(OH)2 практически невозможен, поскольку нужно отсутствие кислорода.

Гидроксид железа 3, вроде как, должен получаться по реакции:

FeCl₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃ ↓ + 3NaCl

У Карякина в книжке реакция Fe(NO)₃*9H2O c NH₄OH. Я так понимаю, однофигственно, какую реакцию использовать?

а карбонат железа вот так:

Fe(OH)₂ + Na₂CO₃ = FeCO₃↓+ 2NaOH

 

Подскажите, пожалуйста, последовательность действий и необходимое оборудование для проведения этих реакций. Как потом экстрагировать эти осадки, чтобы получить порошок? И какая чистота у этих веществ?

 

Может, есть более распространенные реакции?

Какие книжки взять, чтобы там был синтез соединений железа прописан боле-менее понятно?

 

Спасибо!

[plick]

Я так понимаю, однофигственно, какую реакцию использовать?

 

не, сие выражение применимо, когда вам зряплату монгольскими тугриками выдадут, а должны в евро. Вот тогда будет однофигственно.

Чистый Fe(OH)₃ вы не получите осаждением щелочью из хлорида. А вот у Карякина написано правильно. Нитрат можно заменить сульфатом.

[mypucm]

На самом деле, тут возникает офигеннейших размеров проблема, что вы реально получите: Fe(OH)₃ или FeО(OH). Скорее всего в реальности - ни то, ни сё. Проблема с двухвалентным железом не меньшая. Ну, получите этот карбонат, и как следует проанализируйте. И напишите нормальную статью. Что там было в реальности.

[aversun]

На самом деле, тут возникает офигеннейших размеров проблема, что вы реально получите: Fe(OH)₃ или FeО(OH)

Учитывая, что основания Fe(OH)3 - реально не существует, а существует только гидратировананная окись железа - Fe2O3*nH2O эта проблема еще более актуальна.

[mypucm]

До сих пор оставшимися реально актуальными вопросы неорганической химии, как показывает практика, абсолютно никто не рвется решать.

[grau]

Карбонат Fe(III) не существует. У Рипана-Четяну указано, что FeCO₃ можно получить обработкой растворов солей железа(II) растворами карбоната (или бикарбоната) натрия без доступа воздуха при температуре ~ 80°С:

 

FeSO₄ + Na₂CO₃ = FeCO₃↓ + Na₂SO₄

FeSO₄ + 2NaHCO₃ = FeCO₃↓ + Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

 

На бумаге просто, но практически это не так легко. Без навыков и специального оборудования чистый FeCO₃, как и Fe(OH)₂ не получить. В простейшем случае можно взять в стехиометрических отношениях, хотя бы приблизительно, железный купорос (FeSO₄*7H₂O) и пищевую соду (NaHCO₃). Растворить купорос в воде. Раствор должен занимать не более половины сосуда по высоте, так как при реакции с NaHCO₃ выделяются пузырьки углекислого газа, затем быстро несколькими порциями всыпать соду, перемешивая палочкой и избегая бурного газовыделения. После добавления всей соды сразу закрыть сосуд неплотной крышкой (в глубоком детстве я использовал в качестве сосуда 3-литровую банку с капроновой крышкой), чтобы доступ атмосферного воздуха к раствору был ограничен, но газ мог выходить. Образуется зеленовато-белый осадок FeCO₃ (возможно, FeCO₃*H₂O; о чистоте полученного "препарата" я скромно промолчу.), который при стоянии раствора быстро темнеет через зелёный к почти чёрному, и в конце концов через несколько дней превращается в бурый осадок гидроксида железа(III), а точнее, в гидратированную форму переменного состава Fe₂O₃*nH₂O:

 

4FeCO₃ + O₂ + 6H₂O = 4Fe(OH)₃ + 4CO₂↑

 

Так что просто так взять и отфильтровать осадок FeCO₃ на воздухе не удастся. Легче раздобыть кусок природного карбоната железа (железного шпата, сидерита).

[la-vencida]

Господа и, возможно, дамы!

 

Большое спасибо за ответы! Вроде, полегчало, что не бросили, а в итоге все оказалось намного сложнее, чем я думала. В этом мире хоть что-нибудь существует? :blink:

 

 

Легче раздобыть кусок природного карбоната железа (железного шпата, сидерита).

Хех... Этот сидерит замумукаешься отчищать от примесей "всей таблицы свет-батюшки Менделеева", которые природа в руду засунула

Отдельное спасибо за инструкции а если просто Na₂CO₃ взять, то будет без газа, правильно понимаю? Остальная методика остается такой же? А температура для чего? Для ускорения реакции или чтобы она вообще пошла?

И еще, что будет потом, когда я этот осадок выну из колбы? Что с ним на воздухе произойдет? И чем отмывать (это, так понимаю, и есть загадочная декантация) от раствора Na₂SO₄?

 

Насколько сильно будет отличаться поверхностное натяжение у Fe(OH)₃ и FeО(OH)?

а устойчивое соединение гидратированного оксида железа II существует? (меня интересует как раз железо II) или оно окисляется до Fe₂O₃?

Изменено 21 Февраля, 2013 в 19:07 пользователем la-vencida

[aversun]

"если просто Na₂CO₃ взять, то будет без газа" - и получится основной карбонат

[grau]

С Na₂CO₃ эта методика не подойдёт (я так думаю). Растворы Na₂CO₃ имеют сильнощелочную реакцию (рН 12 и более) по сравнению с NaHCO₃, поэтому надо ещё крепко подумать, что к чему и как прибавлять, чтобы не выпадал гидроксид или основные соли. По крайней мере, ясно одно - манипулировать надо не с порошками, а с растворами веществ. Нагревание способствует нескольким положительным моментам: ускорение реакции, формирование более крупнокристаллического осадка, исключение образования гидратированного карбоната (на холоду может образоваться FeCO₃*H₂O), дегазация раствора, в том числе от растворённого воздуха и т. д. Влажный осадок FeCO₃ на воздухе очень быстро окисляется (см. последнее уравнение в посте #6). По той же причине промывать его декантацией без принятия защитных мер от контакта с воздухом не имеет большого смысла. Ради эксперимента можно попробовать удалить сифоном раствор над осадком, оставляя 2-3 см, чтобы не было непосредственного контакта осадка с воздухом, затем залить кипятком (чтобы в раствор попало как можно меньше растворённого воздуха), слить раствор сифоном, снова залить кипятком и так 2-3 раза. Что из этого получится - одному богу известно. В заключение надо отметить, что влажный Fe(OH)₂ ещё более чувствителен к окислению кислородом воздуха, чем FeCO₃.

[la-vencida]

С Na₂CO₃ эта методика не подойдёт (я так думаю). Растворы Na₂CO₃ имеют сильнощелочную реакцию (рН 12 и более) по сравнению с NaHCO₃, поэтому надо ещё крепко подумать, что к чему и как прибавлять, чтобы не выпадал гидроксид или основные соли. По крайней мере, ясно одно - манипулировать надо не с порошками, а с растворами веществ. Нагревание способствует нескольким положительным моментам: ускорение реакции, формирование более крупнокристаллического осадка, исключение образования гидратированного карбоната (на холоду может образоваться FeCO₃*H₂O), дегазация раствора, в том числе от растворённого воздуха и т. д. Влажный осадок FeCO₃ на воздухе очень быстро окисляется (см. последнее уравнение в посте #6). По той же причине промывать его декантацией без принятия защитных мер от контакта с воздухом не имеет большого смысла. Ради эксперимента можно попробовать удалить сифоном раствор над осадком, оставляя 2-3 см, чтобы не было непосредственного контакта осадка с воздухом, затем залить кипятком (чтобы в раствор попало как можно меньше растворённого воздуха), слить раствор сифоном, снова залить кипятком и так 2-3 раза. Что из этого получится - одному богу известно. В заключение надо отметить, что влажный Fe(OH)₂ ещё более чувствителен к окислению кислородом воздуха, чем FeCO₃.

 

Спасибо за ответ!

Таким образом легче получить гидроксид железа III через карбонат, чем по способу Карякина.

Т.е. в сухом виде карбонат можно только из руды достать? (чистота тоже не бог весть какая будет)