Реакции ионов железа

Железо образует два ряда солей: соли железа (II) и соли железа (III). Растворы солей железа (III) содержат трехзарядные катионы Fe³⁺, а растворы солей железа (II) – двухзарядные катионы Fe²⁺. Так как реакции этих ионов совершенно различны, мы рассмотрим их отдельно.

Реакции Fe³⁺ионов

1.Гексацианоферрат (II) калия К₄(Fe(CN)₆) (желтая кровяная соль) образует с Fe³⁺ темно-синий осадок «берлинской лазури»:

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓

Течению этой важной реакции Fe³⁺ благоприятствует умеренное подкисление раствора. Слишком сильное подкисление не рекомендуется: осадок при этом растворяется, как и при добавлении большого избытка реагента. Щелочи разлагают «берлинскую лазурь» с выделением Fe(OH)₃.

2. Роданид аммония или калия дает с Fe³⁺ роданиды железа, окрашивающие раствор в кроваво-красный цвет. В зависимости от концентрации роданид-иона могут образовываться комплексы различного состава:

Fe³⁺ + SCN^- = [FeSCN]²⁺

Fe³⁺ + 2SCN^- = [Fe(SCN)₂]⁺

Fe³⁺ + 3SCN^- = [Fe(SCN)₃]

и т.д. до Fe³⁺ + 6 SCN^- = [Fe(SCN)₆]^3-

Поскольку реакция обратима, прибавление избытка реагента усиливает окраску. Это одна из важнейших и наиболее чувствительных реакций Fe³⁺. Однако, она не всегда надежна, так как ряд веществ, образующих комплексы с Fe³⁺ , мешает появлению окраски. К таким веществам относятся, например, фториды, так как F^- образует с Fe³⁺ малоионизирующий комплекс [FeF₆]^3-.

Выполнение реакции: К раствору соли Fe³⁺ добавить 2-3 капли раствора NH₄SCN. Возникает красное окрашивание. Если затем подействовать NH₄F или NaF окраска исчезнет:

Fe(SCN)₃ + 6F^- = [FeF₆]^3- + 3SCN^-.

Реакции ионов Fe²⁺

Растворы солей железа (II) окрашены в бледно-зеленый цвет. Разбавленные растворы бесцветны.

1. Гексацианоферрат (III)калия K₃[Fe(CN)₆](красная кровяная соль) образует с Fe²⁺ синий осадок «турнбулевой сини».

3FeCl₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] = 2Fe[Fe(CN)₆]₂↓ + 6KCl

Условия проведения реакции:

- рН = 2-3, в более кислой среде происходит растворение осадка, в щелочных растворах - разложение реактива с выделением гидроксида железа;

- ионы Fe³⁺не мешают открытию Fe²⁺, т.к. не образуют осадка с K₃[Fe(CN)₆]

2. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) с Fe²⁺ дает растворимые в воде внутрикомплексные соли красного цвета. Реакцию ведут в аммиачной среде в присутствии винной кислоты, прибавляемой для связывания в комплекс Fe³⁺-ионов, которые дали бы с аммиаком осадок Fe(OH)₃. Применять рассматриваемую реакцию для обнаружения Fe²⁺ можно только при доказанном отсутствии Ni²⁺.

Окисление Fe²⁺ до Fe³⁺

Ион Fe²⁺ обладает свойствами слабого окислителя, а ион Fe²⁺представляет собой довольно сильный восстановитель и способен окисляться при действии ряда окислителей, например H₂O₂, KMnO₄, в кислой среде, HNO₃ и др. Остановимся подробнее на окислении азотной кислотой.

Реакция идет по уравнению:

3Fe²⁺ + 4H⁺ + NO₃^- = 3Fe³⁺ + 2H₂O + NO↑

Для выполнения реакции берут 2-3 капли раствора соли железа(II), прибавляют 2 капли 2 н. раствора H₂SO₄ и 1-2 капли 6 н. раствора азотной кислоты. Нагревают до исчезновения бурой окраски.

Таким образом, после отделения катионов III группы от катионов II и I групп железо в растворе будет находиться в виде Fe³⁺.Для анализа это удобно, так как Fe³⁺ при реакциях отделения осаждается из раствора полнее, чем Fe²⁺.