Ферраты (Syjjgmd)

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

Ферра́ты — соли, содержащие феррат-анион FeO₄²⁻ (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-восстановительные потенциалы феррат-иона:

${\ce {FeO4^{2-}{}+ 8 H+ + 3 e- -> Fe^{3+}{}+ 4 H2O}}\quad E^{0}=+2{,}2~{\text{B}}$

${\ce {FeO4^{2-}{}+ 4 H2O + 3 e^- -> Fe(OH)3 + 5 OH^-}}\quad E^{0}=+0{,}72~{\text{B}}$

В кислой среде ферраты разлагаются с выделением кислорода:

${\ce {4 FeO4^{2-}{}+ 20 H^+ -> 4 Fe^{3+}{}+ 3 O2 + 10 H2O}}$

Также ферраты медленно разлагаются в нейтральной среде:

${\ce {4 FeO4^{2-}{}+ 10 H2O -> 4 Fe(OH)3 + 3 O2 + 8 OH^-}}$

Окисляют аммиак даже на холоде:

${\ce {2K2FeO4{}+2NH3{}+H2O->Fe2O3.H2O{}+N2{\uparrow }+4KOH}}$

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

${\ce {K2FeO4{}+BaCl2->2KCl{}+BaFeO4{\downarrow }}}$

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 используют при водоочистке и водоподготовке.

Получение

Существует несколько способов синтеза ферратов.

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

${\ce {2 Fe(OH)3 + 3 Cl2 + 10 OH^- -> 2 FeO4^{2-}{}+ 6 Cl^- + 8 H2O}}$

${\ce {2 Fe(OH)3 + 3 ClO^- + 4 OH^- -> 2 FeO4^{2-}{}+ 3 Cl^- + 5 H2O}}$

Второй способ — электролиз концентрированного раствора щёлочи на железном аноде:

${\ce {Fe + 2 KOH + 2 H2O -> K2FeO4 + 3 H2}}$

Также существует способ получения при помощи нагрева смеси, например, K₂O₂ и Fe₂O₃ в атмосфере кислорода или в присутствии KNO₃.

Ссылки

• Ferrates. Synthesis, Properties, and Applications in Water and Wastewater Treatment (англ.) / Ed. V. K. Sharma. — American Chemical Society. — (ACS Symposium Series. Vol. 985). — ISBN 9780841269613.