เฟอร์เรต(VI)
เฟอร์เรต(VI)เป็นแอนไอออนอนินทรีย์ ที่มีสูตรเคมี [FeO ] 2−มันไวต่อแสงทำให้สารประกอบและสารละลายที่มีมันมีสีม่วงอ่อน และเป็นหนึ่งในสารออกซิไดซ์ที่เสถียรในน้ำได้ดีที่สุดชนิดหนึ่ง แม้ว่าจะจัดอยู่ในกลุ่มเบสอ่อนแต่สารละลายเข้มข้นที่มีเฟอร์เรต(VI) นั้นกัดกร่อนและทำลายผิวหนังได้ และจะเสถียรเฉพาะที่ค่า pH สูงเท่านั้น มันคล้ายกับ เปอร์แมงกาเนตซึ่งมีความเสถียรมากกว่าเล็กน้อย
การตั้งชื่อ
โดยปกติแล้ว คำว่าเฟอร์เรต จะใช้ในความหมายว่าเฟอร์เรต(VI) แม้ว่าจะสามารถ หมายถึงแอนไอออนที่มีเหล็ก เป็นองค์ประกอบอื่นๆ ซึ่งหลายชนิดพบได้บ่อยกว่าเกลือของ [FeO ] 2− [ 1 ]
ในเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เฟอร์เรต(VI) บางครั้งเรียกว่า "ซูเปอร์ไอรอน" [ 2 ] [ 3 ]
สังเคราะห์
เกลือเฟอร์เรต(VI) เกิดขึ้นจากการออกซิไดซ์เหล็กใน ตัวกลาง ที่เป็นน้ำด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรงภายใต้สภาวะด่างหรือในสถานะของแข็งโดยการให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของผงเหล็กและโพแทสเซียมไนเตรตผง[ 4 ]
ตัวอย่างเช่น เฟอร์เรตผลิตโดยการให้ความร้อนเหล็ก(III) ไฮดรอกไซด์กับโซเดียมไฮโปคลอไรต์ในสารละลาย ด่าง : [ 5 ]
โดยทั่วไปแอนไอออนจะตกตะกอนเป็น เกลือ แบเรียม(II)ซึ่งก่อตัวเป็นแบเรียมเฟอร์เรต[ 5 ]
คุณสมบัติ
Fe(VI) เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงในช่วง pH ทั้งหมด โดยมีศักยภาพการลด (คู่ Fe(VI)/Fe(III)) ที่แตกต่างกันตั้งแต่ +2.2 V ถึง +0.7 V เมื่อเทียบกับSHEในสภาวะกรดและเบสตามลำดับ
- [FeO ] 2−+ 8 H + + 3 e − ⇌ Fe 3++ 4 H O ; E = +2.20 V (สภาวะกรด)
- [FeO ] 2−+ 4 H O + 3 e − ⇌ Fe(OH) + 5OH −; E = +0.72 V (ตัวกลางพื้นฐาน)
ด้วยเหตุนี้ ไอออนเฟอร์เรต(VI) จึงไม่เสถียรที่ค่าpH เป็นกลาง [ 4 ]หรือเป็นกรด โดยจะสลายตัวเป็นเหล็ก(III) [ 5 ]การรีดิวซ์เกิดขึ้นผ่านสารตัวกลางซึ่งเหล็กมีสถานะออกซิเดชัน +5 และ +4 [ 6 ]ไอออนเหล่านี้มีปฏิกิริยามากกว่าเฟอร์เรต(VI) [ 7 ]ในสภาวะด่าง เฟอร์เรตจะเสถียรมากขึ้น โดยคงอยู่ได้ประมาณ 8 ถึง 9 ชั่วโมงที่ pH 8 หรือ 9 [ 7 ]
สารละลายเฟอร์เรตในน้ำจะมีสีชมพูเมื่อเจือจาง และจะมีสีแดงเข้มหรือสีม่วงเมื่อมีความเข้มข้นสูงขึ้น[ 6 ] [ 8 ]ไอออนเฟอร์เรตเป็นสารออกซิไดซ์ ที่แรง กว่าเปอร์แมงกาเนต[ 9 ]และออกซิไดซ์แอมโมเนียเป็นไนโตรเจนโมเลกุล[ 10 ]
ไอออนเฟอร์เรต(VI) มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ สองตัว ดังนั้นจึงเป็นพาราแมกเนติกมีรูปทรงโมเลกุลแบบทรงสี่หน้าซึ่งมีโครงสร้างเหมือนกับไอออนโครเมตและเปอร์แมงกาเนต[ 6 ]
แอปพลิเคชัน
เฟอร์เรต(VI) มีศักยภาพที่จะเป็นสารเคมีบำบัดน้ำที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากผลพลอยได้จากการออกซิเดชันของเฟอร์เรตคือเหล็ก(III) ที่ค่อนข้างไม่เป็นอันตราย[ 11 ] ความสามารถในการออกซิ ไดซ์ที่สูงทำให้เฟอร์เรตเป็นสารฆ่าเชื้อที่ดีเยี่ยมสามารถกำจัดและทำลายไวรัส[ 12 ]และจุลินทรีย์อื่นๆสารหนูสารประกอบที่มีกำมะถันไซยาไนด์สารปนเปื้อนที่มีไนโตรเจนสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดและสาหร่าย [ 13 ]
โซเดียมเฟอร์เรต ( Na₂FeO₄ ) เป็นรีเอเจนต์ที่มีประโยชน์ มี และมีความเสถียรในสารละลายในน้ำที่มีค่า pH สูง โดยยังคงละลายได้ในสารละลายในน้ำที่อิ่มตัวด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์