Презентация Получение пирофорного железа

ПИРОФОРНОЕ ЖЕЛЕЗО

Тонкий порошок железа — пирофорное железо — самовоспламеняется на воздухе. Крупные железные опилки в тех же условиях не загораются. Как это можно объяснить? Какие еще пирофоры Вам известны?

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Оксалат железа(II) FeC204 Цитрат железа(II) Fe3(C3H5(O)(COO)3)2  Ацетат железа (II) (CH3COO)2Fe РЕАКТИВЫ

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОКСАЛАТА ЖЕЛЕЗА (II). Сливаем эквимолярные растворы сульфата железа (II) и оксалата аммония. Fe SO4 + H2C204 = FeC204 + H2 SO4 2. Выпавший осадок оксалата железа (II) фильтруем, промываем и высушиваем. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЦИТРАТА ЖЕЛЕЗА (II) В раствор лимонной кислоты небольшими порциями вносим мелкодисперсный порошок железа. Нагреваем смесь. 3 Fe + 2 С3H5(O)(COOH)3 = Fe3(C3H5(O)(COO)3)2 + 3 H2 3. Выпавший осадок цитрата железа (II) фильтруем, промываем и высушиваем. ПРИГОТОВЛЕНИЕ АЦЕТАТА ЖЕЛЕЗА (II). В раствор уксусной кислоты небольшими порциями вносим мелкодисперсный порошок железа. Fe + 2СН3СООН = (СН3СОО)2 Fe + 2 H2 2. Выпавший осадок оксалата железа (II) фильтруем, промываем и высушиваем

Сливаем эквимолярные растворы сульфата железа (II) и щавелевой кислоты. Fe SO4 + C2Н204 = FeC204 + Н2SO4 (Fe SO4 + НООС-СООН = (СОО)2Fe + Н2SO4) 2. Выпавший осадок оксалата железа (II) фильтруем, промываем и высушиваем. ПОЛУЧЕНИЕ ОКСАЛАТА ЖЕЛЕЗА (II)

РАЗЛОЖЕНИЕ ОКСАЛАТА ЖЕЛЕЗА (II). FeC2O4•2H2O = Fe + 2CO2 + 2H2O РАЗЛОЖЕНИЕ ЦИТРАТА ЖЕЛЕЗА (II) Fe3(C3H5(O)(COO)3)2 . H2O = 3Fe + 9CO + 3C + 6H2O РАЗЛОЖЕНИЕ АЦЕТАТА ЖЕЛЕЗА (II). (СН3СОО)2 Fe•2H2O = Fe + 2CO2 + 2H2O Получение пирофорного железа

РАЗЛОЖЕНИЕ ОКСАЛАТА ЖЕЛЕЗА (II). Получение пирофорного железа

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ ПИРОФОРНОГО ЖЕЛЕЗА 3 Fe + 2 O2 = (FeIIFeIII2)O4

FeC2O4•2H2O - в природе минерал ГУМБОЛЬДИН (найден в отложениях бурых углей в бассейне реки Эльбы еще в 1821 г., назван в честь немецкого есте­ствоиспытателя, географа и путеше­ственника Александра Гумбольдта (со­временники считали его «Аристотелем XIX века», его именем названы хребты в Центральной Азии и Северной Америке, гора в Но­вой Каледонии, ледник в Гренландии, река, озеро и несколько городов в США, растения, кратер на Луне, уни­верситет в Берлине). Впервые пирофорное железо было получено из оксалата железа (II) в 1825 году немецким химиком Густавом Магнусом. Незадолго до этого он получил пиро­форные железо, кобальт и никель вос­становлением их оксидов. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Фридрих Вильгельм Генрих Александр  Фрайгерр Фон Гумбольдт — немецкий учёный-энциклопедист, физик, метеоролог, географ, ботаник, зоолог и путешественник Генрих Густав Магнус  — известный немецкий физик и химик.

М.Гершкович («Журнал неор­ганической и общей химии», 1921) считал, что в случае металлов группы железа раз­ложение их оксалатов дает сначала чистый металл: MeC2О4 = Me + 2C02, а за­тем этот металл (который выделяется в особо активной пирофорной форме) восстанавливает С02 — частично до СО, а иногда даже до углерода, а сам при этом окисляется до МеО или других ок­сидов. ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

П.Л.Гюнтер и Х.Рехаг («Журнал неор­ганической и общей химии», 1939) считали, что оксалат, нагре­тый выше 300°С, разлагается по урав­нению: FeC2О4 = FeO + СО + С02, од­нако соотношение СО:С02 = 1:1 реа­лизуется не всегда, так как могут идти вторичные реакции: FeO + CO = Fe + С02 2СО = С02 + С, 4FeO = Fe3О4 + Fe. ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

В.П.Корниенко (Харьковский государственный университет, 1954) анализировал газообразные продукты на содержание СО и С02. В твердых продуктах после их взвешива­ния определялось (с помощью рентге­нографического анализа) соотношение металла и его оксида. ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ Оксалат Разложение Моль С02 Моль С0 Оксид Металл FeC2O4•2H2O 378°С 1,16 0,74 Fe3O4(90%) 10%

Группа химиков (Универ­ситет Родса - Южная Африка, 1993) подтвердили, что при разложении смешанных оксалатов Fe, Cu, Со и Ni в атмосфе­ре азота выделяется сме­сь СО и С02. Если же твердые про­дукты реакции не отделять от газооб­разных, то в результате вторичных реакций могут образовы­ваться и Fe и Fe3О4. ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

И.А.Леенсон («Химия и жизнь», 2002) считает доказанным, что если продукт разложения оксалата железа (II) изолирован от газообразных продуктов реакции, то образуется FeO, а также, что все ре­акции идут однотипно: сначала обра­зуется оксид металла, который затем частично или полностью восстанавливается. ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

В 1990 году во Франции и Германии были взяты патенты на способ получения ферритовых частиц MFe12019 (М = Ba, Ca, Sr, Pb), исходя из оксалата железа . В 1995 году японские физики использовали реакцию разложение оксалата железа для синтеза титаната железа-магния, обладающего антиферромагнитными свойствами. В 1998 году Н.Ф.Кущевская из Института про­блем материаловеде­ния Национальной Академии наук Украи­ны изучила разложе­ние смешанного окса­лата меди и железа. При его термическом разложении в атмос­фере водорода она получила высоко­дисперсные порошки железо-медь с размером частиц 0,1-0,3 мкм, которые могут найти практическое применение для получения композиционных мате­риалов. Кроме того, оказалось, что по­лученный из оксалата железа высоко­дисперсный порошок металла задер­живает рост и размножение некоторых бактерий, например золотистого ста­филококка. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕАКЦИИ

Скорость окисления железа очень сильно зависит от обшей поверхности соприкосновения металла и воздуха. Восста­новлением оксидов железа водоро­дом можно получить ещё более мел­кий порошок железа, его называют пирофорным. Он вспыхивает на возду­хе уже при обычной температуре. Чем мельче частицы, тем больше в них имеется нарушений в рас­положении атомов железа в кристалле. Атомы железа в частичках пирофорно­го металла обладают значительно боль­шей реакционной способностью, чем те же атомы на большой «гладкой» по­верхности. Быстрое сгорание пирофорного же­леза связано также с малой скоростью теплооотвода из зоны реакции. При окислении очень мелкой частицы желе­за теплота реакции не может уйти в глубь металла и в основном расходует­ся на её нагревание. А чем выше тем­пература, тем быстрее скорость реакции. В результате железные пылинки быстро сгорают. Объяснение пирофорных свойств железа:

ПИРОФОРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ Пирофорные металлы(от греч. pýr — огонь и phorós — несущий)        металлы, способные в тонкораздробленном виде воспламеняться на воздухе. В пирофорном состоянии получены Fe, Со, Ni, Cr, Mn, Ti, V и др. металлы. Пирофорными называются также сплавы, искрящиеся при трении или лёгком ударе, основой их служит сплав церия с др. редкоземельными элементами.  Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.