Alum de fier și amoniu

Scopul lucrării mele este sinteza alumului de fier-amoniu. Confirmați că producția lor este posibilă cu ajutorul reacțiilor calitative.

Alum - săruri duble, hidrați de cristal trei sulfați și metale monovalente cu formula generală M + 2 SO4 · M 3+ 2 (SO4) 3 · 24H2 O (adesea scrise ca M + M 3+ (SO4) 2 · 12H2 O), unde M + - una dintre sărurile metalelor alcaline (litiu, sodiu, potasiu, rubidiu sau cesiu) și M 3+ - un metal trivalent (de obicei aluminiu, crom sau fier (III)). Ionul de amoniu (NH4 +) poate acționa și ca M +.

Alum poate fi obținut prin amestecarea soluțiilor apoase echimolare fierbinți de sulfați ai metalelor corespunzătoare, după răcirea unor astfel de soluții, alumul cristalizează din ele.

Anterior, acest termen a fost aplicat numai pentru alum-kali alum. Ele au fost obținute din minerale naturale, dintre care cea mai potrivită pentru aceasta era alunita. Adevărul natural a fost găsit de obicei sub formă de cristale incolore, pe care romanii le-au numit cuvântul alumen (caz genitiv din aluminis). Din acest cuvânt, a apărut și numele modern al elementului de aluminiu. Alumul obținut din alunită a avut un gust acrid cu acid sweetish, de unde vine numele în limbile slave; de exemplu, acid în poloneză - kwas; de aici cuvântul rusesc "leaven" - o substanță care provoacă fermentarea acidă.

La momentul apariției chimiei cunoștințelor practice de oameni deja erau mari și diverse: posibilitatea de a metale si sticla miroseau, chiar pictate ca bijuterii; săpun de fabricare; în toate culorile pentru a vopsi țesăturile, aplicând alum și vitriol de fier ca fixer; cunoștea o mulțime de medicamente, atât naturale cât și artificiale; S-ar putea folosi procesele de fermentare, prepararea pâinii și a vinului.

Fier - cel mai obișnuit după metalul de aluminiu de pe glob; este vorba de aproximativ 5% din scoarța pământului. Fierul are loc sub forma unor compuși diferiți: oxizi, sulfuri, silicați. În formă liberă, fierul se găsește în meteoriți, uneori există fier (ferită) nativ în scoarța pământului ca produs de solidificare a magmei. Fierul se gaseste in multe minerale, care sunt compuse din depozite de minereu de fier.

Principalele minerale de fier sunt:

Hematit (strălucire de fier, minereu de fier roșu) - Fe2O3 (până la 70% Fe);

Magnetit (minereu de fier magnetic) - Fe3O4 (până la 72,4% Fe);

Hidrogen - FeOOH * nH20 (limonită) - (aproximativ 62% Fe);

Siderit - Fe (CO3) (aproximativ 48,2% Fe);

Depozitele de minereu de fier se formează în condiții geologice diferite; acest lucru se datorează diversității compoziției minereurilor și condițiilor de apariție a acestora. Minereul de fier este împărțit în următoarele tipuri industriale:

Minereu de fier brun - minereuri de oxid de fier apos (principalul mineral este hidrogenul), 30-55% fier.

Minereul de fier roșu sau minereul hematit (mineralul principal este hematit, uneori cu magnetit), 51-66% fier.

Minereul de fier magnetic (principalul mineral este magnetitul), 50-65% fier.

Siderit sau minereuri sedimentare carbonate, 30-35% fier.

Siliciu minereu de fier sedimentar, 25-40% de fier.

Rezervele mari de minereu de fier se găsesc în Ural, unde munții întregi (de exemplu, Magnetic, Kachkanar, High etc.) sunt formați din minereu de fier magnetic. Depozitele mari de minereu de fier se află lângă Kursk, Peninsula Kola, Siberia de Vest și de Est, Orientul Îndepărtat, Ucraina.

Cartofi, legume, fructe - de la 600 la 900

2. Proprietăți chimice ale fierului, compușii principali ai acestuia

Fier - element al grupului VIII al sistemului periodic. Număr atomic 26, greutate atomică 55,85 (56). Configurația electronilor externi ai atomului este 3d 6 4s 2.

Prin proprietățile chimice, fierul ca element de tranziție este aproape de elementele vecine din același grup al sistemului periodic - nichel și cobalt. În compuși, fierul este mai des de 2 și 3 valențe, dar valențele 1, 4 și 6 sunt de asemenea cunoscute.

Starea mai mare de valență a fierului este caracterizată de proprietăți acide. Fierul, în special 3 valențe, este predispus la formarea complexă. În ceea ce privește chimia, fierul este o activitate medie de metal. În aer uscat, când se încălzește la 150-200 °, se formează o peliculă de oxid de protecție subțire pe suprafața unui fier compact, care îl protejează de o oxidare ulterioară.

În aerul umed, fierul se rutează rapid, adică acoperită cu o acoperire brună de oxid de fier hidratat, care, datorită slăbiciunii sale, nu protejează fierul de oxidarea ulterioară. În apă, fierul corodează intens. Cu acces abundent la oxigen se formează forme hidratate de oxid de fier.

Cu o lipsă de oxigen sau cu acces dificil, se formează un oxid mixt de Fe3O4 (Fe2O3 * FeO)

Fe3O4 servește ca material pentru fabricarea anodelor într-o serie de industrii electrochimice.

Fierul este ușor solubil în acizi sulfurici clorurați și diluați:

În oxidanți concentrați acidiști, fierul se dizolvă numai atunci când este încălzit:

Totuși, în acidul sulfuric, a cărui concentrație este aproape de 100%, fierul devine pasiv și practic nu are loc interacțiunea.

Pentru fier, două serii de compuși sunt caracteristice: compușii Fe (II) și compușii Fe (III). Primul corespunde oxidului de fier (II) sau FeO de oxid feros; al doilea - oxid de fier (III) sau oxid de fier Fe2O3.

În plus, sunt cunoscute sărurile H2HeO4 acidului de fier inexistent. în care gradul de oxidare a fierului +6.

2.1 Compușii de bază ai fierului (II)

Vitriol de fier - FeSO4 * 7H2O - cristale verzi verzi, ușor solubile în apă. Se folosește pentru combaterea dăunătorilor de plante, pentru fabricarea cernelurilor și vopselelor minerale, pentru vopsirea țesăturilor și pentru curățarea apelor uzate de cianuri. Se obține prin dizolvarea resturilor de oțel în 20-30% acid sulfuric.

Oxidul de fier (Fe) (Fe) (OH) 2 este un precipitat alb care devine rapid verzui și apoi maro în aer datorită oxidării, trecând la Fe (OH) 3. Se poate obține prin acțiunea alcalinei pe vitriol de fier. Ele sunt folosite ca pigmenți.

Oxid de fier FeO, negru, pulbere ușor oxidată. Oxizi de fier sunt de obicei produse prin acțiunea vaporilor de apă pe fierul de ardere. Oxizii naturali de fier servesc drept materie primă principală pentru producerea fierului metalic (aliajele sale).

FeCO3 de fier carbonat. Când sunt expuse la apă care conține CO2. carbonatul de fier, cum ar fi carbonatul de calciu, trece parțial în sarea acidă mai solubilă a Fe (HCO3) 2. Sub formă de sare, fierul este conținut în apele naturale de fier.

Azotatul de fier (NO3) 3 este produs prin acțiunea acidului azotic pe fier. Utilizat ca mordant în vopsitorie țesături din bumbac și mătase ca agent de ponderare.

Sărurile ferice (II) pot fi ușor convertite în săruri de fier (III) prin acțiunea diferiților agenți de oxidare, de exemplu: HNO3. KMnO4. Cl2 și altele.

2.2 Compușii de bază ai fierului (III)

Clorura ferica FeCl3 este un maro inchis cu cristale verzui. Substanță puternic higroscopică, formată atunci când fierul este încălzit cu clor, clorinarea FeCl2. Se folosește ca un coagulant în purificarea apei, ca mordant în țesăturile de vopsire, ca un catalizator în sinteza organică.

Sulfat feros Fe2 (SO4) 3 - foarte higroscopic, raspandit in cristalele albe din aer. Se formează hidratul de cristal al Fe (SO4) 3 * 9H2O (cristale galbene). În soluții apoase, sulfatul de fier (III) este puternic hidrolizat. Se obține prin dizolvarea oxidului de Fe2O3 în acid sulfuric. Este folosit ca un coagulant în tratarea apei pentru corodarea metalelor utilizate la prepararea cuprului.

Alumina de fier (NH4) de Fe (SO4) 2 * H2O este foarte solubilă în cristale de lumină-violet de apă.

Oxidul de fier (III) Fe (OH) 3. o bază mai slabă decât Fe (OH) 2.

Fe2O3 și derivații săi (feriti) sunt utilizați în electronica radio ca materiale magnetice, inclusiv ca substanțe active ale benzilor de bandă.

Feritele sunt substanțe formate în timpul fuziunii oxidului de fier (III) cu carbonați de sodiu sau potasiu, o sare care nu este obținută în starea liberă a acidului glandular HFeO2. de exemplu ferit de sodiu NaFe02:

In feritele arta sau materiale de ferită denumite produse de sinterizare pulberilor de Fe2 O3 și oxizi ai unor metale bivalente, de exemplu, Ni, Zn, Mn.

Alum poate fi obținut prin amestecarea soluțiilor apoase echimolare fierbinți de sulfați ai metalelor corespunzătoare, după răcirea unor astfel de soluții, alum cristalizează din ele.

săruri duble Chemat formate prin două cationi diferiți, cu același anion. De exemplu, prin evaporarea unei soluții apoase conținând 1 mol de sulfat de amoniu (NH4) 2 SO4 și 1 mol de sulfat de fier (III) Fe2 (SO4) 3. Nu se află un amestec de aceste săruri și cristale omogene „alaun feric“ - amoniu-fier (III) dodecahidrat sulfat. având o formă octaedrică caracteristică:

Sărurile duble pot fi considerate compuși complexi existenți numai în starea cristalină. Când se dizolvă în apă, se descompun complet în ioni. Astfel, alum este disociat în cationi de amoniu NH4 + și hexaquillage [Fe (H20) 6] 3+. sulfat ioni SO4 2- și molecule de apă:

Prin urmare, comportamentul chimic al soluțiilor apoase de săruri duble nu diferă de comportamentul sărurilor comune care le compun.

Alum este ușor solubil în apă, soluțiile apoase ale acestora au gust acrugios și acid datorită hidrolizei, de exemplu:

Când se încălzește, alum se topeste mai întâi în apa conținută în ele, iar apoi această apă se pierde, formând săruri anhidre. Încălzirea ulterioară se transformă într-un amestec de oxizi metalici.

Amidonul de amoniu este hidratul cristalin al sulfatului de fier de amoniu NH4Fe (SO4) 2 * 12H2O.

Aplicați sub formă de soluție apoasă de 0,5-1,0% pentru clătire, clătire și altele asemenea. Datorită faptului că sărurile metalelor trivalente cauzează denaturarea proteinelor, ele au fost folosite în medicină ca un agent astringent, cauterizat și înviorător în sânge ("stick alum").

De asemenea, alum este utilizat pentru a produce hârtie ignifugă prin impregnarea hârtiei de dimensiune cu o soluție apoasă saturată de alum și apoi uscarea acesteia în aer.

Alum se utilizează la prepararea paste și pulberi pentru curățarea aur și argint decorațiuni, care include, de asemenea, clorură de amoniu (NH4CI), lapis (AgNO3), tiosulfat de sodiu (Na2 S2 O3), crema de tartru (gidrotartarat de potasiu); în prepararea emulsiilor fotografice pe bază de gelatină; Ca agent de bronzare în industria pielăriei; ca mordant la vopsirea țesăturilor de lână și a bumbacului; Ca coagulare în purificarea apei; fabricarea țesăturilor rezistente la foc; reactiv pentru detectare. PO4 3-. AsO4 3- și altele.

4. Sinteza alumului de fer din amoniu

Alum de aluminiu poate fi obținut printr-o procedură bazată pe următoarele reacții:

Într-o placă de porțelan, se dizolvă 4 g FeSO4 * 7H2O (tehnic) în 8 ml apă fierbinte și se filtrează printr-un filtru dublu. La filtrat, se adaugă 0,5 ml de H2SO4 (1,84, C = 96%), se încălzește la 30-35 ° C și se adaugă încet 0,5-0,7 ml HNO3 (sub presiune!) 1,38, C = 63%). Soluția devine maro închis, iar la sfârșitul reacției se obține o culoare maro-roșcat.

Soluția a fost apoi evaporată pe o baie de apă la 80 ° C până la o stare siropoasă (pentru a îndepărta HNO3 și a oxizilor de azot), s-a adăugat 8 ml de apă și se evaporă din nou până film de cristal. La soluția rezultată saturată de Fe2 (SO4) 3, 3 ml apă și soluție fierbinte filtrată de 0,65 g (NH4) 2 SO4 (tehn.) În 1,6 ml de apă și 0,1-3 ml H2 SO4 (punct de topire. 1, 84, C = 96%). Amestecul a fost agitat bine cu o baghetă de sticlă, încet răcită la 0 ° C, iar cristalele precipitate au fost filtrate pe o pâlnie Buchner. Rezultat 4,8 - 5 g.

Pentru purificarea Cl - și NO3 - sare a fost dizolvată în 4 - 4,5 ml de apă caldă, ușor acidifiat cu H2 SO4. și s-a răcit la 0 ° C. Cristalele au fost filtrate pe o pâlnie Buchner și se usucă pe scurt pe pergament, la temperatura camerei.

Randament 4 g (80%). Preparatul rezultat corespunde în mod obișnuit cu reactivul de calificare x. h.

Cristale octaedrice incolore, dar de obicei preparatul are o culoare ametistă ușoară. Când stau în aer, cristalele devin maro deschis, când sunt încălzite la 33 ° C, acestea sunt vopsite maroniu. La 150 ° C, reactivul pierde 11,5 molecule de H20, la 750 ° C complet deshidratat.

Densitatea este de 1,17 g / cm3

Punctul de topire Tm. = 39-41 ° C

Temperatura de descompunere este Tp. = 230 ° C

Nu se dizolvă în alcooli.

Indicele de refracție: 1,4854 (20 ° C)

9. Lista literaturii utilizate

1. Angels I.I. Karyakin Yu.V. Chimice pure. Ediția IV, revizuită și extinsă. Editura "Chimie", M. 1974г.

2. Busev AI Efimov I.P. Definiții, concepte, termeni în chimie. Ajutor pentru studenți. Ed. Al doilea, revizuit. M. "Educație", 1977.

3. Produse chimice nocive. Compuși anorganici ai grupelor V-VIII. Ref. Ed. / Ed. VA Filova și alții - L. "Chimie", 1989.

4. Nekrasov B.V. Bazele chimiei generale. T. 1, Idz. Al treilea, corectat. și suplimentare. M. Izd-vo "Chimie", 1973. 656 p .; 160 de tabele; 391 de imagini.

5. Nekrasov B.V. Bazele chimiei generale. T. 2, Idz. Al treilea, corectat. și suplimentare. M. Izd-vo "Chimie", 1973. 688 p .; 270 de tabele; 426 Fig.

6. Dicționar enciclopedic chimic. Ch. Ed. IY Knunyants - M. Sov. encyclopedia, 1983 - 792p.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Alum de fier și amoniu

Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: