СергейZ> ...попробуй составить уравнение реакции и посчитать отношения...
Продолжение эпопеи с катализатором:
*** Получение оксида железа (III) ***
После неудач с получением катализированной карамели решил подойти к вопросу чуть серьезнее. "
Нет худа без добра" начал догадываться о причинах неудач. Изучил нюансы, вновь вспомнил школьную химию, посоветовался на этом форуме, смог пообщаться с учителем по химии.
В итоге мне удалось получить точные, по любительским меркам, пропорции и чуть доработать рецепт описанный ракетчиком Rocki на его сайте.
Итак, сначала я нашел формулы этих химических реакций:
I.
FeSO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + FeCO3 + CO2 + H2O
FeSO4 + 2NaHCO3 = Na2SO4 + Fe(OH)2 + 2CO2 (Добавление пищевой (питьевой) соды к раствору железного купороса);
II.
2FeCO3 + 3H2O2 = 2FeO(OH) + CO2 + 2O2 + 2H2O
2FeCO3 + H2O2 + 2H2O = 2Fe(OH)3 + 2CO2
2Fe(OH)2 + 3H2O2 = 2Fe(OH)3 + O2 + 2H2O (Добавление пероксида водорода к 2Fe(OH)2).
Находим необходимые пропорции по молекулярной массе веществ. Все писать не буду, распишу только нужное нам:
I.
(FeSO
4) => 55.849+32.064+4*15.999=151.909
(2NaHCO
3) => 2*(22.99+1.008+12.011+3*15.999)=168.012
(Fe(OH)
2) => 55.849+2*1.008+2*15.999=89.863
Отсюда следует, что соды необходимо в 168.012/151.909=1.106 раза больше, чем купороса в растворе.
Исходя из FeSO4 * 7H2O воды в свежем купоросе будет около половины массы. Это необходимо учесть.
Я лично на 40г купороса из свежей пачки взял 27г соды. Ровно этих 27г оказалось достаточно, что бы реакция прекратилась.
В результате мы должны получить
сидерита Fe(OH)2 в осадке 89.863/151.909=0.59 от количества купороса.
II.
(2Fe(OH)
2) => 2*89.863=179.726
(3H
2O
2) => 3*(2*1.008+2*15.999)=102.042
(2Fe(OH)
3) => 2*(55.849+3*15.999+3*1.008)=213.74
Значит, нам надо добавить пероксида водорода 102,042/179.726=0.57 от количества
Fe(OH)2.
Но тут надо учитывать, сколько % пероксида в том, что вы будете добавлять.
В моем случае это гидроперит, в котором 30% пероксида. Думаю, тут не составит труда подсчитать, сколько тогда надо гидроперита. На много проще использовать растворы пероксида водорода (3%;6%).
В результате у нас должно получиться 177.71/231.714=0.767 гидроксида железа от количества сидерита.
В результате у нас должно получиться 213.74/179.726=1,189 Fe(OH)3 от количества Fe(OH)2.
В итоге, это можно записать так:
Нужно:
Железного купороса – 40г (В свежем купоросе почти половина воды => его берем почти вдвое больше);
Соды – 43-44г;
Пероксида водорода – 13,5г;
Получим:
Fe(OH)3 – 28,2г.
Теперь само получение:
Воду я использовал дистиллированную (
от воды из под крана отказался сразу).
Если потом проводить прокаливание в консервной банке, то сначала нужно хорошо прокалить саму банку, чтобы выгорело возможное покрытие банки. Делать это лучше вне дома т.к. возможно будет сильно вонять. Вскипятил 200мл воды в консервной банке. После засыпал и растворил железный купорос.
Соду засыпал по чуть-чуть, периодически поддерживая температуру раствора (
он был слегка горячим). В процессе добавления соды, раствор сильно пенится выделяя CO
2. Поставил отстаиваться. Как выпал осадок, сливаем раствор с вторичными продуктами реакции. Полученный осадок
Fe(OH)2 многократно промыл теплой дистиллированной водой.
Затем снова долил горячей воды и начал добавлять перемолотый гидроперит. В почти высушенный, тщательно промытый осадок добавил раствор пероксида водорода. Пероксид при добавлении распадается на кислород и воду. Убедился в этом проведя простейший тест по совету учителя химии. Тлеющая лучинка (щепка) разгорается, если ее поднести к раствору во время добавления перекиси. Это подтвердило образование Fe(OH)2, а не FeCO3 и, следовательно, правильность формулы.
Ну, а дальше
все понятно, изменений никаких. Засыпал, промыл осадок и т.д. а дальше требуется многократная промывка чистой водой, чтобы максимально избавится от вторичных продуктов и не прореагировавших соединений! Затем сушка и прокаливание при высокой температуре.
Не смотря на все это надо учитывать, что в нашей банке будут находиться и появляться и другие продукты. Так там будет и FeO(OH), и FeCO
3, и Fe(OH)
3 уже на первом этапе.
То есть в любом случае чистый
Fe2O3 мы не получим!
Теперь получил практическое подтверждение работоспособности полученного оксида. Причина неудач крылась не в оксиде, а способе получения карамели. Последний тест показал, что полученный таким образом оксид почти не уступает чистому покупному. Разница оказалась незаметна для любительского уровня измерений.
Выделенное - это редактирование с учетом советов, исправлений, полученного опыта.
P.S. В любом случае, покупка готового оксида - самый оптимальный вариант! Цена его еще и дешевле, чем суммарные расходы на получение, если нет необходимых ингредиентов под рукой. И я не советую остальным страдать этой ерундой
Но если все же нет возможности приобрести готовый оксид, данный способ вам поможет.