Красный раствор

[RET]

05.03.2024 в 22:43, aversun сказал:

Золь Fe2O3*nH2O

Оксид должен быть стоийким.

Пусть попробует просушить, вода уйдет, не станет ли он рыжим?

[pauk]

В 05.03.2024 в 21:28, Wolfy36 сказал:

я смешал порошки железного купороса и гидроксида натрия, первого 50г второго - 7,2
потом я этот порошок начал высыпать в раствор перекиси водорода
выделился ржавый осадок Fe(OH)3, однако когда я небольшую его часть залил водой чтобы потом отлить(своеобразная промывка осадка), раствор над осадком оказался прям ярко красным, подскажите пожалуйста что придало такую окраску и какое уравнение этой реакции(в получении красного вещества)

В 05.03.2024 в 21:37, Wolfy36 сказал:

когда порошок высыпал в раствор перекиси выделялся газ и раствор сильно грелся еще

 

Однако же, вы не поскупились и взяли вдвое больше железного купороса по отношению к гидроксиду натрия, чем требовалось по стехиометрии (7:1 вместо 3,5:1). Попутно замечу, что железный купорос является техническим продуктом и всегда загрязнён примесью солей трёхвалентного железа. Если бы все ваши реагенты были чистыми, то из них теоретически могло получиться 9,6 г гидроксида железа(III).
Реакции: FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓ (грязно-серый) + Na₂SO₄ и далее 2Fe(OH)₂↓ + H₂O₂ = 2Fe(OH)₃↓ (бурый).
В растворе обе эти реакции протекают быстро, практичеси моментально. Кроме вышеуказанных, в вашем эксперименте параллельно протекала сильно экзотермическая реакция каталитического разложения перекиси водорода: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑. Возможна ещё пара-тройка реакций, например: 2FeSO₄ + H₂O₂ = 2Fe(OH)SO₄ или 4FeSO₄ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)SO₄, но они протекают медленнее вышеозначенных и имеют подчинённое значение.

У вас получился коллоидный раствор гидроксида железа(III). В нескольких словах, не вдаваясь в подробности: это происходит потому, что частицы осадка Fe(OH)₃ адсорбируют из раствора ионы Fe³⁺, вследствие чего заряжаются положительно. Одноимённо заряженные частицы отталкиваются друг от друга и не могут слипнуться, распределяясь по всему объёму раствора. Этот раствор интенсивно окрашен, и через обычные фильтрующие материалы проходит, не задерживаясь. Вообще, когда осаждаешь гидроксид щёлочью, то трудно избежать этого явления (это касается и многих другим гидроксидов, а не только железа). Возможно, что результат будет лучше, если вести осаждение раствором аммиака. В принципе, можно обойтись без перекиси водорода, достаточно просто слить с осадка избыточный раствор и несколько дней выдержать его в открытом сосуде, перемешивая время от времени. Да и гидроксид натрия можно заменить более дешёвой содой. На форуме неоднократно муссировалась эта тема, например:

https://forum.xumuk.ru/topic/153849-синтез-feoh3-и-feco3-в-лаборатории/#elControls_758953_menu

https://forum.xumuk.ru/topic/135441-маленькие-вопросы-не-требующие-создания-новых-тем/page/221/#elControls_796781_menu

https://forum.xumuk.ru/topic/179224-fe203-как-получить/#elControls_900709_menu

https://forum.xumuk.ru/topic/202331-nahco3-и-na2co3/#elControls_1100752_menu

 

Изменено 10 Марта, 2024 в 05:00 пользователем pauk

[Wolfy36]

В 10.03.2024 в 09:47, pauk сказал:

 

Однако же, вы не поскупились и взяли вдвое больше железного купороса по отношению к гидроксиду натрия, чем требовалось по стехиометрии (7:1 вместо 3,5:1). 

 

Эту задачку составлял я сам, с учётом кристаллизационной воды в купоросе

Полученный гидроксид я нагревал, чтобы получить оксид трехвалентного железа

Потом сравнил полученное, и теоритическое

И у меня вышел выход в 85%

Так что не думаю, что купороса взято больше

В 06.03.2024 в 12:30, RET сказал:

Оксид должен быть стоийким.

Пусть попробует просушить, вода уйдет, не станет ли он рыжим?

Я оставил этот раствор на несколько дней стоять

Выпал бледно-желтый осадок, но цвет раствора не поменялся

Все что могу пока что сказать

[Wolfy36]

В 10.03.2024 в 09:47, pauk сказал:

 Кроме вышеуказанных, в вашем эксперименте параллельно протекала сильно экзотермическая реакция каталитического разложения перекиси водорода: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑. 

 

Перекись от всего что угодно разлагается))

От гидроксида меди, от гидроксида железа

Стоит попробовать наверное с известью и гидроксидом магния

[Arkadiy]

В 10.03.2024 в 09:12, Wolfy36 сказал:

Эту задачку составлял я сам, с учётом кристаллизационной воды в купоросе

Полученный гидроксид я нагревал, чтобы получить оксид трехвалентного железа

Потом сравнил полученное, и теоритическое

И у меня вышел выход в 85%

Так что не думаю, что купороса взято больше

Я оставил этот раствор на несколько дней стоять

Выпал бледно-желтый осадок, но цвет раствора не поменялся

Все что могу пока что сказать

Бледно желтый FeOOH -  желтый железоокисный пигмент, в просторечии желтоЖОП

Соответственно, красный -Fe₂O₃ - красный железоокисный пигмент, в просторечии красноЖОП

[pauk]

В 10.03.2024 в 11:12, Wolfy36 сказал:

Эту задачку составлял я сам, с учётом кристаллизационной воды в купоросе

Полученный гидроксид я нагревал, чтобы получить оксид трехвалентного железа

Потом сравнил полученное, и теоритическое

И у меня вышел выход в 85%

Так что не думаю, что купороса взято больше

 

Вы не поверите, но мой расчёт тоже был сделан с учётом кристаллизационной воды в купоросе:

FeSO₄*7H₂O + 2NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄ + 7H₂O
Fe(OH)₂ + 0,5H₂O₂ = Fe(OH)₃

Суммарно: FeSO₄*7H₂O + 2NaOH + 0,5H₂O₂ = Fe(OH)₃ + Na₂SO₄ + 7H₂O

M _FeSO4*7H2O = 278
M _Fe(OH)3 = 107
M _NaOH = 40

Соотношение купороса и гидроксида натрия по массе: 278/(2*40) = 3,475 ~ 3,5
А у вас 50/7,2 = 6,944 ~ 7. Налицо двукратный избыток купороса.

Далее посчитаем, сколько получится гидроксида железа(III) из 7,2 г NaOH:

2*40 г NaOH - 107 г Fe(OH)₃
7,2 г NaOH - x г Fe(OH)₃
х = 7,2*107/(2*40) = 9,63 ~ 9,6 г Fe(OH)₃

Так что ошибки в цифрах у меня нет.

Посчитаем на десерт, какое количество Fe₂O₃ может теоретически получиться из 9,6 г Fe(OH)₃:

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

M _Fe2O3 = 160

2*107 г Fe(OH)₃ - 160 г Fe₂O₃
9,6 г Fe(OH)₃ - x г Fe₂O₃
x = 9,6*160/(2*107) = 7,18 ~ 7,2 г Fe₂O₃

Таким образом, теоретически получается ровно столько же граммов Fe₂O₃, сколько было израсходовано граммов NaOH.

Практически (с учётом выхода 85%) вы должны были получить:

7,2*0,85 = 6,12 ~ 6,1 г Fe₂O₃

Если результат вашей работы отличается от указанного, то вы либо неправильно составили уравнения реакций, либо допустили арифметические ошибки в расчётах, либо неправильно взвешивали и прокаливали ваш гидроксид железа (а калить его надо до постоянной массы при начале красного каления, т. е. при температуре порядка 600°С), либо всё в куче.

 

В 10.03.2024 в 11:19, Wolfy36 сказал:

Перекись от всего что угодно разлагается))

От гидроксида меди, от гидроксида железа

Стоит попробовать наверное с известью и гидроксидом магния

 

Так я чёрным по-русски и написал: каталитическая реакция. Соединения железа - катализатор. Однако, перекись водорода от всего что угодно не разлагается. К примеру, стабилизируется кислотами, а также некоторыми солями - фосфатами, бензоатами и др. В щелочных растворах наоборот - нестабильна, так что кроме железа это дополнительный фактор для её разложения, как раз ваш случай. А насчёт извести и гидроксида магния мыслите в правильном направлении - они щелочные. Но всё же с металлическими солями разложение идёт энергичнее. Лучший катализатор для разложения перекиси водорода - диоксид марганца MnO₂.

[Wolfy36]

В 10.03.2024 в 13:38, pauk сказал:

 

В щелочных растворах наоборот - нестабильна, так что кроме железа это дополнительный фактор для её разложения, как раз ваш случай. 

к слову в этом растворе кислая среда
проверял бумажкой

[Wolfy36]

В 10.03.2024 в 13:38, pauk сказал:

 

Соотношение купороса и гидроксида натрия по массе: 278/(2*40) = 3,475 ~ 3,5

пересчитал, да
вы правы, щелочи в два раза меньше

В 10.03.2024 в 13:38, pauk сказал:

 

Практически (с учётом выхода 85%) вы должны были получить:

7,2*0,85 = 6,12 ~ 6,1 г Fe₂O₃

 

но получил я 16,5г

[pauk]

В 10.03.2024 в 16:50, Wolfy36 сказал:

к слову в этом растворе кислая среда
проверял бумажкой

 

Этим наблюдением подтверждается тот факт, что железный купорос был взят в избытке, т. к. его растворы показывают кислую реакцию среды. Что касается упоминания о неустойчивости перекиси в щелочной среде, то я сделал его скорее в рамках краткого обзора свойств H₂O₂, нежели ради описания конкретных реакций в данной системе. Хотя в локальных точках раствора дестабилизирующее влияние щёлочности возможно, т. к. вы засыпали сухую смесь реагентов в раствор перекиси.

[Arkadiy]

В 10.03.2024 в 20:20, pauk сказал:

 

Этим наблюдением подтверждается тот факт, что железный купорос был взят в избытке, т. к. его растворы показывают кислую реакцию среды. Что касается упоминания о неустойчивости перекиси в щелочной среде, то я сделал его скорее в рамках краткого обзора свойств H₂O₂, нежели ради описания конкретных реакций в данной системе. Хотя в локальных точках раствора дестабилизирующее влияние щёлочности возможно, т. к. вы засыпали сухую смесь реагентов в раствор перекиси.

Зачем вам перекись, булькайте воздух!