氫氧化鐵

一種紅褐色沉澱

氫氧化鐵(ferric hydroxide),化學式Fe(OH)3,為棕色或紅褐色粉末或深棕色絮狀沉澱或膠體,用來制顏料、藥物,用作凈水劑(膠體時),也可用來做砷的解毒藥等。

棕色或紅褐色粉末或深棕色絮狀沉澱,在一定條件下分散係為膠體。密度3.4~3.9g/cm。具有兩性但其鹼性強於酸性,新製得的氫氧化鐵易溶於無機酸和有機酸,亦可溶於熱濃鹼。

化學性質


氫氧化鐵
氫氧化鐵
具有兩性但其鹼性強於酸性,新製得的氫氧化鐵易溶於無機酸和有機酸,亦可溶於熱濃鹼。具有強氧化劑(如次氯酸鈉)在鹼性介質中,能將新制的氫氧化鐵氧化成+6氧化態的高鐵酸鈉(NaFeO)。加熱時逐漸分解而成氧化鐵和水。不溶於水、乙醚和乙醇,溶於酸,在酸中的溶解度隨製成時間的長短而定,新制的易溶於酸,若放置時間長,則難溶解。氫氧化鐵可用來制顏料、藥物,也可用來做砷的解毒藥等等。
低於500攝氏度時完全脫水成氧化鐵。加熱分解。氫氧化鐵在烘乾時易分解,但溫度不高時不完全,也就是逐漸失水。但在低於500℃時能達到完全脫水成氧化鐵。沒有一個明確的失水分解溫度。
由可溶性鐵鹽溶液加氨水沉澱來製取氫氧化鐵或由氯化鐵、硝酸鐵溶液加入氨水沉澱而製得。其粒子大小在1 nm到100 nm之間時會形成膠體。膠狀沉澱的水合氧化鐵有較強的吸附性能。
氫氧化鐵是鐵的氫氧化物,由鐵離子(Fe )和氫氧根離子(OH )生成: Fe + 3OH =Fe(OH)↓
也可以由氫氧化亞鐵[Fe(OH)]氧化得來:
4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)
Fe(OH)它是一種紅褐色沉澱,是鐵的最穩定氧化物-氫氧化物的水合物。加熱分解成氧化鐵和水:2Fe(OH)=FeO+ 3HO新沉澱出來的水合氧化鐵易溶於無機酸,也略溶於鹼溶液中生成鐵酸鹽(FeO )。這類鐵酸鹽也可以從氧化鐵和鹼金屬氧化物、氫氧化物或碳酸鹽的熔融混合物中製得。氫氧化鐵是一個未確知的化合物,氨水或鹼溶液作用於鐵鹽溶液所得到的紅棕色或黃棕色沉澱,經X射線晶體學研究是非晶態的,它含有可變數的水。一般認為該沉澱含有氫氧化氧鐵FeO(OH),至少有兩種結晶變體:α-FeO(OH)(針鐵礦)和γ-FeO(OH)(纖鐵礦),鐵的正常生鏽產生的是γ-變體。
Fe 水解形成Fe(OH)的過程中,會產生包含2個3個或更多鐵原子的物質,中間由叫做羥橋的氫氧根連接,不斷生長,最終生成沉澱。
氫氧化鐵的兩性電離:
酸性:
Fe(OH)=H +FeO +HO(可逆反應)
氫氧化鐵
氫氧化鐵
FeO +HO=[FeO(OH)] +H (可逆反應)
[FeO(OH)] =H +FeO (可逆反應)
鹼性:
Fe(OH)+6HO=[Fe(H2O)] +3OH (可逆反應)
所以,氫氧化鐵既是一種三元弱鹼,又是一種三元弱酸。其中FeO + HO又常寫作[Fe(HO)(OH)] ,[FeO(OH)] 又常寫作[Fe(HO)(OH)] ,FeO 又常寫作[Fe(OH)] 。
化學方程式
可溶性鹼和鐵鹽溶液反應,例如氫氧化鈉和硫酸鐵反應生成氫氧化鐵和硫酸鈉:
6NaOH +Fe(SO)= 2Fe(OH)↓ + 3NaSO
氫氧化亞鐵與氧氣反應:
4Fe(OH) + O + 2HO = 4Fe(OH)
受熱分解產物及方程式:
2Fe(OH) ==△== FeO + 3HO
與非氧化性酸反應:
Fe(OH) + 3H = Fe + 3HO

計算化學數據


1. 疏水參數計算參考值(XlogP):無
2. 氫鍵供體數量:3
3. 氫鍵受體數量:3
4. 可旋轉化學鍵數量:0
5. 互變異構體數量:無
6. 拓撲分子極性表面積:3
7. 重原子數量:4
8. 表面電荷:0
9. 複雜度:0
10. 同位素原子數量:0
11. 確定原子立構中心數量:0
12. 不確定原子立構中心數量:0
13. 確定化學鍵立構中心數量:0
14. 不確定化學鍵立構中心數量:0
15. 共價鍵單元數量:4

製備方法


膠體

(1)取一個小燒杯,加入25 mL蒸餾水,將燒杯中的蒸餾水加熱至沸騰。
(2)向沸水中逐滴加入5 ~ 6滴飽和氯化鐵溶液。
(3)繼續煮沸至溶液呈紅褐色,停止加熱。
此時即可製得氫氧化鐵膠體,用激光筆照射燒杯中的液體,在垂直於光線的方向可以看到一條光亮的“通路”,即丁達爾效應

固體沉澱

在試管里注入少量氯化亞鐵溶液,再逐滴滴入氫氧化鈉溶液,觀察現象。
有紅褐色沉澱產生。若注入氫氧化鈉溶液在液面以下而且有大量硫酸根存在,會生成白色氫氧化亞鐵沉澱,轉瞬形成灰綠色沉澱(但絕對不是Fe(SO)(OH)O或不只是它,實驗證明,有BaCl2存在仍然生成灰綠色沉澱),最後還會氧化成Fe(OH)氫氧化鐵紅色沉澱
註:因為其在被氧化過程中會出現亞鐵離子與鐵離子並存現象因而使其顯灰綠色
氯化亞鐵與氫氧化鈉溶液反應,生成Fe(OH)白色沉澱轉化成紅褐色Fe(OH)沉澱,方程式為: FeCl+2NaOH=Fe(OH)↓+2NaCl,4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)

合成

製法:取100mL 0.2mol/L硝酸鐵水溶液,在激烈攪拌下滴加1mol/L氫氧化鈉水溶液,使pH調整到約1.5。將此溶液在繼續攪拌下一點一點地滴加到1L 1mol/L氫氧化鈉水溶液中。滴加完了后靜置10~15min,待沉澱沉降後分離上層澄清液,用大量蒸餾水洗滌使pH大體為7.8。將沉澱離心分離,在室溫下乾燥。為了避免沉澱的熟化,儘快洗滌乾燥。
這樣製得的樣品是無定形超微粒一次粒子(約5nm)的集合體。在室溫下,它的磁化曲線具備典型的超順磁特徵。如果提高析出沉澱時的氫氧化鈉水溶液濃度則含水量減少,並且飽和磁化率上升。一般由於實驗條件而引起一次粒子大小的變動不多,大體上為4~5nm。另外,樣品中含有約0.5%(質量分數)(以Na2O計)Na,造成洗滌困難。用氨水可以防止這種污染。使用氫氧化鉀會加速向α-FeO(OH)轉變的速度,因而是不適宜的。

應用領域


用於製造醫藥、顏料,並用作砷解毒劑等。其膠體可用於凈水。