To musisz wiedzieć o związkach żelaza:
- Żelazo występuje najczęściej na II i III stopniu utlenienia, tworząc jony Fe²⁺ i Fe³⁺.
- W reakcji żelaza z rozcieńczonymi kwasami nieutleniającymi powstaje gazowy wodór i sól żelaza(II), np. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. W reakcji ze stężonymi kwasami utleniającymi żelazo ulega pasywacji, pokrywając się cienką warstwą tlenku.
- Żelazo reaguje z tlenem, tworząc tlenki: tlenek żelaza(II) (FeO), tlenek żelaza(III) (Fe₂O₃) oraz tlenek żelaza(II,III) (Fe₃O₄). Wodorotlenek żelaza(II) (Fe(OH)₂) łatwo utlenia się do wodorotlenku żelaza(III) (Fe(OH)₃) pod wpływem tlenu lub nadtlenku wodoru. Tlenki i wodorotlenki żelaza wykazują właściwości zasadowe, podręczniki klasyfikują związki żelaza(III) też jako słabo amfoteryczne.
- Sole żelaza(II) mają bladozieloną barwę, natomiast sole żelaza(III) są żółte, pomarańczowe lub brązowe.
- Żelazo w środowisku wodnym łatwo ulega korozji, tworząc rdzę, czyli uwodnione tlenki żelaza.
REAKCJE związków żelaza
Utlenianie wodorotlenku żelaza(II)
Żelazo w związkach występuje na dwóch stopniach utlenienia: +II i +III. Z uwagi na konfigurację elektronów walencyjnych s2d6, trwalszym stopniem jest +III (w połowie zapełniony orbital 3d i pusty orbital 4s), dlatego związki żelaza(II) łatwo się utleniają do związków żelaza(III). Z tego powodu przechowywanie ich wodnych roztworów nie jest efektywne – zachodzi reakcja Fe2+→Fe3+. Na filmie przedstawiono reakcję utleniania wodorotlenku żelaza(II) pod wpływem wody utlenionej. Zmiana barwy z zielonkawej na pomarańczową potwierdza zachodzenie poniższego procesu:
2Fe(OH)2 + H2O2 → 2Fe(OH)3
Zobacz na IG
Wykrywanie fenolu
Jony żelaza(III) ulegają reakcji kompleksowania z cząsteczkami fenolu, tworząc fioletowy kompleks o wzorze Fe[(C6H5O)6]3-. Liczba koordynacji jonów (3+) wynosi zazwyczaj 6 lub 4.
Ta reakcja pozwala na identyfikację fenolu, pod warunkiem, że zachowane jest środowisko procesu – w obecności wodorotlenku fenol przechodzi w fenolan, co hamuje zachodzenie kompleksowania. Więcej o wykrywaniu fenolu znajdziesz w zakładce „alkohole i fenole”.
Zobacz na IG
Pigmenty do farb, czyli błękit pruski / błękit Turnbulla
Heksacyjanożelazian(III) potasu tworzy z jonami żelaza(II) błękit Turnballa Fe3[Fe(CN)6]2, który jest tym samym związkiem, co heksacyjanożelazian(II) żelaza(III): Fe4[Fe(CN)6]3 zwany błękitem pruskim.
Jony Fe2+ dają z K3[Fe(CN)6] ciemnoniebieski osad , stosowany jako pigment do farb.
Jony Fe3+ wiążą anion w kompleks Fe[Fe(CN)6].
Na filmie reakcja dla jonów Fe2+.
Odczynnik jest ważny z punktu widzenia chemii analitycznej w identyfikacji III grupy kationów: Co2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+.
Zobacz na IG
Strącanie wodorotlenków żelaza
Żelazo w związkach występuje na dwóch stopniach utlenienia: +II i +III. Oba jony tworzą wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie. Sole żelaza(II) w roztworach mają odcień zielonkawy, a sole żelaza(III) są pomarańczowe. Jony żelaza na +II stopniu utlenienia są nietrwałe i łatwo przechodzą w +III stopień. Wodorotlenek żelaza(II) Fe(OH)2 jest ciemnozielonym osadem, natomiast Fe(OH)3 – brązowym. Oba roztwarzają się w kwasach, nie roztwarzają się w zasadach. Mają właściwości amfoteryczne, ale reagują z zasadami tylko w odpowiednich warunkach, stąd traktuje się je najczęściej jako związki zasadowe.
Na filmie wytrącanie Fe(OH)3 (z lewej) oraz Fe(OH)2 (z prawej).
Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3
Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2
Dlaczego jodek żelaza(III) nie istnieje?
W tabeli rozpuszczalności w okienku FeI3 znajdziemy zapis, że taki związek nie istnieje. Dlaczego?
Porównując potencjały reakcji redoks można zauważyć, że dla reakcji 2I–→I2 potencjał wynosi 0.53V, a dla Fe3+→Fe2+ jest to 0.77V. Zatem jony żelaza 3+ są silniejszym utleniaczem, a co za tym idzie ulegają reakcji redukcji w obecności jonów jodkowych. Następuje zmiana barwy roztworu na brązową, co jest skutkiem powstawania jodu cząsteczkowego, dobrze rozpuszczalnego w roztworze jodku potasu, którego użyto w reakcji. Na samym końcu dodano chloroformu, którego różowe zabarwienie daje potwierdzenie powstawania I2.
Sumarycznie:
2FeCl3 + 2KI → I2 + 2FeCl2 + 2KCl