Ферраты

Раствор феррата натрия (слева) в сравнении с перманганатом калия (справа)

Ферраты — соли, содержащие феррат-анион FeO₄^2- (Fe(VI)). Соответствуют железной кислоте H₂FeO₄, которая в свободном виде не существует. Как правило, окрашены в фиолетовый цвет.

Свойства

Ферраты являются сильными окислителями. При восстановлении железо проходит через промежуточные степени окисления +5 и +4, которые очень нестабильны. Окислительно-восстановительный потенциал феррат-иона:

[math]\displaystyle{ \mathsf{FeO_4^{2-} + 8H^+ + 3e^- \rightarrow Fe^{3+} + 4H_2O \ \ E^0 = +2,2 B} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{FeO_4^{2-} + 4H_2O + 3e^- \rightarrow Fe(OH)_3 + 5OH^- \ \ E^0 = +0,72 B} }[/math]

В кислой среде ферраты разлагаются с выделением кислорода::

[math]\displaystyle{ \mathsf{4FeO_4^{2-} + 20H^+ \rightarrow 4Fe^{3+} + 3O_2 + 10H_2O} }[/math]

Также ферраты медленно разлагаются в нейтральной среде:

[math]\displaystyle{ \mathsf{4FeO_4^{2-} + 10H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3 + 3O_2 + 8OH^-} }[/math]

Окисляют аммиак даже на холоде:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2K_2FeO_4 + 2NH_3 + H_2O \longrightarrow Fe_2O_3\cdot H_2O + N_2\uparrow + 4KOH} }[/math]

Растворимость ферратов близка к растворимости сульфатов. Так, феррат калия растворим довольно хорошо, а феррат бария — нерастворим, что используется для осаждения и последующего отделения соли:

[math]\displaystyle{ \mathsf{K_2FeO_4 + BaCl_2 \longrightarrow 2KCl + BaFeO_4\downarrow} }[/math]

Применение

Будучи сильными окислителями, ферраты легко окисляют органические загрязняющие вещества и обладают антисептическим действием. При этом они, в отличие от хлора, не образуют ядовитых продуктов. Поэтому ферраты всё активнее и активнее используют при водоочистке и водоподготовке.

Получение

Существует несколько способов синтеза ферратов^,.

Первый способ — окисление соединений железа (III) хлором или гипохлоритом в сильнощелочной среде:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2Fe(OH)_3 + 3Cl_2 + 10OH^- \rightarrow 2FeO_4^{2-} + 6Cl^- + 8H_2O} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{2Fe(OH)_3 + 3ClO^- + 4OH^- \rightarrow 2FeO_4^{2-} + 3Cl^- + 5H_2O} }[/math]

Второй способ — электролиз концентрированного раствора щелочи на железном аноде:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Fe + 2KOH + 2H_2O\rightarrow K_2FeO_4 + 3H_2} }[/math]

Также существует способ получения при помощи нагрева смеси, например, K202 и Fe2O3 в атмосфере кислорода или в присутствии KNO3.

Ссылки

• Sharma V.K. Ferrates. Synthesis, Properties, and Applications in Water and Wastewater Treatment. American Chemical Society, 2008.