Ферраты

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.

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

Свойства

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

${\mathsf {FeO_{4}^{2-}+8H^{+}+3e^{-}\rightarrow Fe^{3+}+4H_{2}O\ \ E^{0}=+2,2B}}$

${\mathsf {FeO_{4}^{2-}+4H_{2}O+3e^{-}\rightarrow Fe(OH)_{3}+5OH^{-}\ \ E^{0}=+0,72B}}$

В кислой среде ферраты разлагаются с выделением кислорода::

${\mathsf {4FeO_{4}^{2-}+20H^{+}\rightarrow 4Fe^{3+}+3O_{2}+10H_{2}O}}$

Также ферраты медленно разлагаются в нейтральной среде:

${\mathsf {4FeO_{4}^{2-}+10H_{2}O\rightarrow 4Fe(OH)_{3}+3O_{2}+8OH^{-}}}$

Окисляют аммиак даже на холоде:

${\mathsf {2K_{2}FeO_{4}+2NH_{3}+H_{2}O\longrightarrow Fe_{2}O_{3}\cdot H_{2}O+N_{2}\uparrow +4KOH}}$

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

${\mathsf {K_{2}FeO_{4}+BaCl_{2}\longrightarrow 2KCl+BaFeO_{4}\downarrow }}$

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:

${\mathsf {2Fe(OH)_{3}+3Cl_{2}+10OH^{-}\rightarrow 2FeO_{4}^{2-}+6Cl^{-}+8H_{2}O}}$

${\mathsf {2Fe(OH)_{3}+3ClO^{-}+4OH^{-}\rightarrow 2FeO_{4}^{2-}+3Cl^{-}+5H_{2}O}}$

Второй способ — электролиз концентрированного раствора щелочи на железном аноде:

${\mathsf {Fe+2KOH+2H_{2}O\rightarrow K_{2}FeO_{4}+3H_{2}}}$

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.