Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 14. МЕТАЛЛЫ ПОБОЧНЫХ ПОДГРУПП

§ 14.7. Соединения железа

Для железа наиболее характерны два ряда соединений: соединения железа(II) и железа(III). Известна также незначительное количество соединений железа(VИ) - феррато, например феррат калия K₃FeO₄, феррат бария BaFeO₄.

Оксид ферум (II) FeO - черный порошок, легко окисляется. Добывают его восстановлением оксида железа(III) оксидом углерода(II) при температуре 500°С:

Fe₂O₃ + CO = 2FeO + СО₂.

FeO проявляет свойства основного оксида: легко растворяется в кислотах, образуя соли железа(II).

Оксид ферум в (III) Fe₂O₃ - самая устойчивая естественная кисневмісна соединение железа. Растворяясь в кислотах, образуя соли железа(III).

Оксид железа(II, III) Fe₃O₄ встречается в природе в виде минерала магнетита. Он хорошо проводит ток, поэтому применяется для изготовление электродов.

Оксидам соответствуют гидроксиды железа.

Гидроксид феррум (II) Fe(OH)₂ образуется при действии щелочей на соли железа(II) без доступа воздуха:

Fe²⁺ + 2OН^- = Fe(OH)₂.

Выпадает осадок белого цвета. По наличия воздуха окраска становится зеленоватым, а затем - бурым. Катионы железа(II) Fe²⁺ очень легко окисляющиеся кислородом воздуха или другими окислителями в катионы железа(III). По этой же причине белый гидроксид железа(II) Fe (OН)₂ на воздухе становится сначала зеленоватым, а затем - бурым, переходя в гидроксид железа(III) Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2Н₂O = 4Fe(OH)₃.

Fe(OH)₂ выявляет основные свойства, хорошо растворяется в минеральных кислотах, образуя соли.

Гидроксид феррум в (III) Fe (OН)₃ образуется в виде красно-бурого осадка при действии щелочами на соли железа(III):

Fe³⁺ + 3ОН^- = Fe(OH)₃.

Fe(OH)₃ - более слабая основа, чем гидроксид железа(II). Это объясняется тем, что в Fe³⁺ меньший заряд иона и больше его радиус, чем у Fe²⁺, а значит, Fe²⁺ слабее удерживает гидроксид-ионы, то есть Fe(OH)₂ легче диссоциирует. Поэтому соли железа(II) гидролизуются в незначительной степени, а соли железа(III) - очень сильно:

Fe²⁺ + Н₂O ⇆ Fe (OН)⁺ + Н⁺;

Fe³⁺ + Н₂O ⇆ Fe(OH)²⁺ + Н⁺.

Гидроксид железа(III) имеет слабо выраженное амфотерность: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных растворах щелочей:

Fe(OH)₃ + ЗН⁺ = Fe³⁺ + ЗН₂О;

Fe(OH)₃ + ЗОН^- = [Fe(OH)₆]^3-.

Из солей железа больше применение нашли: 1) гептагидрат сульфата железа(II) (железный купорос) FeSO₄ ∙ 7Н₂О для борьбы с вредителями растений, для приготовления минеральных красок и т.д.; 2) хлорид железа(III) FeCl₃ как коагулянт при очистке воды, а также как протрава при крашении тканей; 3) нонагідрат сульфата железа(III) Fe₂(SO₄)₃ ∙ 9Н₂В как коагулянт, а также для травления металлов; 4) нонагідрат нитрата железа (III) Fe(NO₃)₃; 9Н₂О как протрава при крашении хлопчатобумажных тканей и утяжелитель шелка.

Качественные реакции на катион железа(II) и катион железа(III). Катион железа(III) легко обнаруживается с помощью бесцветного раствора тиоцианата аммония NH₄NCS или тиоцианата калия KNCS, точнее, тиоцианат-иона NCS . При действии NCS на раствор соли железа (III) образуется соединение кроваво-красного цвета - тиоцианат железа(III) Fe(NCS)₃:

Fe³⁺ + 3NCS^- ⇆ Fe(NCS)₃.

Тиоцианат-ион NCS- служит реагентом на катион ферумy(III)Fe³⁺.

Для обнаружения катиона железа(III) Fe удобно применять сложную (комплексную) соединение железа гексаціаноферат(II) калия, известную под названием желтая кровяная соль, K₄[Fe (CN)₆]. В растворе эта соль диссоциирует на ионы:

K₄[Fe(CN)₆] и=2 4K⁺ + [Fe(CN)₆ ]^4-.

При взаимодействии гексаціаноферат(II)-ионов [Fe(CN)₆]^4- с катионами железа(III) Fe³⁺ образуется темно-синий осадок - гексаціаноферат(II) железа(III) (берлинская лазурь):

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

Другая сложная соединение железа гексаціаноферат(II) калия (красная кровяная соль) в растворе диссоциирует:

K₃[Fe(CN)₆] ⇆ ЗК⁺ + [F(CN)₆]^3-,

а при взаимодействии гексаціаноферат(III)-ионов [Fe(CN)6]^3- с катионами железа(II) Fe также образуется темно-синий осадок-гексаціаноферат(III) железа(II) (турнбулева синь):

2[Fe(CN)₆]^3- + 3Fe²⁺ = Fe3 [Fe(CN)₆]2 ↓.

Следовательно, соединения К4 [Fe(CN)6] и K₃[Fe(CN)6] являются важными реагентами соответственно на катион железа(III) Fe³⁺ и катион железа(II) Fe²⁺.