Соединения железа(III)
Степени окисления +3 соответствуют красно-коричневый оксид Fe2O3 и коричневый гидрооксид Fe(OH)3. Они носят амфотерный характер, хотя и кислотные, и основные свойства у них выражены слабо. Так, ионы Fe3+ нацело гидролизуются даже в кислой среде. Fe(OH)3 растворяется (и то не полностью), только в концентрированных щелочах. Fe2O3 реагирует со щелочами только при сплавлении, давая ферриты (формальные соли кислоты несуществующей в свободном виде кислоты HFeO2):
Железо (+3) чаще всего проявляет слабые окислительные свойства.
Степени окисления +2 и +3 легко переходят между собой при изменении окислительно-восстановительных условий.
Соли железа(III) их гидролиз
Соли железа(III) подвергаются сильному гидролизу.
Катион Fe3+ проявляет умеренные окислительные свойства. Из-за протекания окислительно-восстановительных реакций не удается получить соли железа(III) с анионами, обладающими восстановительными свойствами:
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
1)FeCl3 + HOH ↔ FeOHCl2 + HCl Fe3+ + 3Cl- +H2O ↔ FeOH2+ + 2Cl- + H+ + Cl- Fe3+ + H2O ↔ FeOH2+ + H+ 2)FeOHCl2 + HOH ↔ Fe(OH)2Cl + HCl FeOH2+ + 2Cl- + H2O ↔ Fe(OH)2+ + Cl- + H+ + Cl- FeOH2+ + H2O ↔ Fe(OH)2+ + H+ 3)Fe(OH)2Cl + HOH ↔ Fe(OH)3 + HCl Fe(OH)2+ + HOH ↔ Fe(OH)3 + H+
Гидроксид железа (III) Гидроксид железа(III) образуется при подщелачивании водных растворов солей: FeCl3 + 3(NH3·H2O) = FeO(OH)– + 3NH4Cl + H2O Он устойчив и не проявляет заметных окислительных свойств Гидроксид железа (III) трудно растворим, является более слабым основанием, чем гидроксид железа (IIГидроксид железа (III) обладает слабовыраженной амфотерностью: растворяется в разбавленных кислотах: Fe(OH)3+3НСl=FeCl3+3Н2О
|
|
Получение ферритов
Ферриты получают в виде керамики и монокристаллов.
При изготовлении ферритовой керамики в качестве исходного сырья наиболее часто используют окислы соответствующих металлов. Однако при получении материалов с заданными магнитными свойствами предъявляются более жесткие требования к исходному сырью в отношении его химической чистоты, степени дисперсности и химической активности. Ферритовая керамика совершенно не содержит стекловидной фазы; все процессы массопереноса при синтезе соединения и спекания изделий происходят лишь за счет диффузии в твердой фазе.
Исходные окислы подвергают тщательному измельчению и перемешиванию в шаровых или вибрационных мельницах тонкого помола, а затем после брикетирования или гранулирования массы осуществляют предварительный обжиг с целью ферритизации продукта, т.е. образования феррита из окислов. Ферритизованный продукт вновь измельчают и полученный таким образом ферритовый порошок идет на формовку изделий. Предварительно его пластифицируют, причем в качестве пластификатора обычно используют водный раствор поливинилового спирта.
Формование изделий наиболее часто осуществляют методом прессования в стальных пресс-формах. Высокой производительностью формовки отличается также метод горячего литья под давлением. В этом случае в качестве пластифицирующего и связующего веществ применяют парафин.
Отформованные изделия подвергают спеканию при температуре 1100-1400 ° С в контролируемой газовой среде. Контроль газовой среды особенно необходим на стадии охлаждения, чтобы предотвратить выделение побочных фаз. В процессе спекания завершаются химические реакции в твердой фазе, устраняется пористость, фиксируется форма изделий. За счет процесса рекристаллизации материал приобретает определенную зерненную структуру, которая существенно влияет на магнитные свойства керамики.
ОВР
Важную роль в геохимии Железа играют окислительно-восстановительные реакции - переход 2-валентного Железа в 3-валентное и обратно. В биосфере при наличии органических веществ Fe3+восстанавливается до Fe2+ и легко мигрирует 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
, а Fe2+ легко окисляется,
3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O.
Железо является хорошим комплексообразователем.
Известны комплексы железа, содержащие в качестве лиганда группу NO, например, [Fe(CN)5NO]2–, [Fe(NO)4]. Установлено, что в этих соединениях группа NOнесет отрицательный заряд. Образование нитрозильного комплекса железа используется для обнаружения монооксида азота: [Fe(H2O)6]SO4 + NO [Fe(H2O)5(NO)]SO4 + H2O
В результате этой реакции появляется характерное бурое окрашивание. Качественной реакцией на катион железа(III) является взаимодействие с тиоцианат-ионом: [Fe(H2O)6]3+ + nNCS– [Fe(H2O)6–n(NCS)n]3–n + nH2O
Образуется смесь тиоциантных комплексов (n = 3–6), имеющих ярко-красный цвет. Малоустойчивые тиоцианатные комплексы железа(III) легко разрушаются в присутствии лигандов, образующих более прочные комплексы, например, фторид ионов.
Большое практическое значение имеют комплексы железа с анионами ортофосфорной кислоты, которые образуются, когда ржавчина с поверхности металлического железа удаляется водным раствором кислоты. Появившиеся в кислотной среде аквакатионы железа вступают во взаимодействие с имеющимися в растворе анионами H2PO4–, HPO42– и PO43–, в результате образуется ряд комплексов, среди которых преобладает [Fe(H2PO4)4]–. В его состав входят два бидентатных и два монодентатных лиганда H2PO4–. В меньшей степени образуются [Fe(HPO4)4]3– и [Fe(PO4)4]6–.
Особой устойчивостью отличаются цианокомплексы железа. Комплексы железа K4[Fe(CN)6]·3H2O и K3[Fe(CN)6] имеют тривиальные названия «желтая» и «красная кровяные соли».
Ферраты – соли не существующей в индивидуальном состоянии «железной» кислоты – тетраоксоферрата(VI) водорода H2FeO4, – окрашивающей водный раствор в красно-фиолетовый цвет. Водные растворы H2FeO4неустойчивы и при хранении постепенно разлагаются, особенно при нагревании, с выделением метагидроксида железа FeO(OH) и кислорода O2:
4H2FeO4 = 4FeO(OH) + 3O2 + 2H2O.