Esercitazione Preparazione del sale di Mohr Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 H 2 O Chimica biologica del Fe In un uomo di 75 kg sono presenti 4 g di Fe Nei Paesi occidentali ne assumiamo 15 mg/d Il Ferro Configurazione elettronica 3d 4s 2 Metallo molto abbondante in natura ematite (Fe 2 O 3 ); magnetite (Fe 3 O 4 ); siderite (FeCO 3 ); pirite (FeS 2 ) I minerali per arrostimento danno Fe 2 O 3 che viene ridotto in altoforno 2000 C ghisa La ghisa viene poi purificata e mescolata a C e altri M per dare l acciaio desiderato 1
Il Fe puro è ottenuto per riduzione con H 2 degli ossidi Riduzione elettrolitica dei sali di Fe(II) Il Fe metallico si scioglie negli acidi non ossidanti per dare Fe 2+ Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 E in quelli ossidanti per dare Fe 3+ ; è passivato da HNO 3 All aria e in presenza di umidità si ossida dando ossidi idrati e carbonati basici Alcuni composti del Fe Forma composti a n.o. +2 e +3 Forma vari ossidi: FeO; Fe 3 O 4 ; Fe 2 O 3 In soluzione esistono gli ioni idrati Fe 2+ (verde) e Fe 3+ (giallo o viola) Lo ione Fe 2+ è più stabile di Fe 3+ in ambiente acido, ma in ambiente alcalino è più stabile Fe(OH) 3 Inoltre, 2Fe(OH) 2 +1/2O 2 + H 2 O 2Fe(OH) 3 Alcuni composti complessi Sali di Fe 2+ e Fe 3+ in soluzione acquosa reagiscono con i più svariati leganti dando molti complessi Forma cianocomplessi, di cui tra i più noti Fe(CN) 3- e Fe(CN) 4 Alcuni cianuri hanno struttura polimera con gruppi CN a ponte fra due atomi metallici 2
Preliminare 100 ml H 2 O Mettiamo l H 2 O in una beuta e portiamo ad ebollizione Lasciamo bollire per 10 per disareare la soluzione Lasciamo raffreddare la beuta a T ambiente, tappandola con della carta stagnola 5 g di limatura di Fe 50 ml H 2 O disareata 8 ml H 2 SO 4 conc Procedimento Mettiamo la limatura di ferro nella beuta piccola e aggiungiamo l H 2 O Aggiungiamo molto lentamente l acido solforico e copriamo il collo della beuta con l imbuto La reazione partirà da sola, con sviluppo di calore Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 Preparazione del sale Lasciamo sviluppare H 2, aggiungendo H 2 O se necessario per non far diminuire il volume Riscaldiamo molto cautamente la soluzione, mantenendo costante il volume della soluzione Quando tutto il Fe ha reagito, lasciamo raffreddare la soluzione ed aggiungiamo 12 g (NH 4 ) 2 SO 4 Riscaldare la sospensione solo quando la reazione sembra non procedere più (max 70 C!) 3
Precipitazione del sale Riscaldiamo fino a completa solubilizzazione del (NH 4 ) 2 SO 4 Filtriamo a caldo con l imbuto piccolo nel becker piccolo (eventualmente in più volte, riscaldando la soluzione da filtrare) Facciamo raffreddare la soluzione per far precipitare il sale Filtriamo in depressione e trattiamo con CH 3 CH 2 OH I cristalli di sale di Mohr si formeranno molto lentamente Saggi di riconoscimento Per il riconoscimento del Fe 2+ Fe(II) e Fe(III) danno moltissimi complessi Lo ione CN - è un buon legante Fe(CN) 4- + Fe 2+ Fe[Fe(CN) ] 2- bianco Fe(CN) 3- + Fe 3+ Fe[Fe(CN) ] verde Fe(CN) 3- + Fe 2+ Fe[Fe(CN) ] - blu si ottengono composti con stechiometria diversa a seconda delle proporzioni dei reagenti Per il riconoscimento del Fe 2+ La o-fenantrolina è un altro legante tipico per Fe(II) e Fe(III) : N N Fe 2+ + 3fen [Fe(fen) 3 ] 2+ rosso La fenantrolina èusata come indicatore redox grazie alla variazione di colore che si ha nella reazione: [Fe(fen) 3 ] 2+ [Fe(fen) 3 ] 3+ 4
Per il riconoscimento del Fe 2+ NaOH In provetta, solubiliziamo una piccola quantità di sale in acqua e aggiungiamo qualche goccia di NaOH Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 verde chiaro 2Fe(OH) 2 +1/2O 2 + H 2 O 2Fe(OH) 3 bruno Riconoscimento dello ione SO 4 2- In provetta, aggiungere ad una soluzione del sale, acidificata con HCl dil, una piccola quantità di BaCl 2. Si ha la formazione di un precipitato bianco Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 bianco Riconoscimento dello ione NH 4 + Reattivo di Nessler KI + HgCl 2 in H 2 O + NaOH 2 HgI 4 2- + 2NH 3 2NH 3 HgI 2 + 4I - 2NH 3 HgI 2 NH 2 Hg 2 I 3 + I - + NH 4 + Sciogliere una piccola quantità di sale in acqua e aggiungere 2-3 gocce di NaOH. Bagnare un pezzettino di carta da filtro con il reattivo di Nessler e porla sopra la provetta. Si colorerà di arancione (scaldare la provetta, se necessario) 5
Esercizio Calcolare la quantità di sale di Mohr che si ottiene facendo reagire 10 g di limatura di ferro con un eccesso di H 2 SO 4 assumendo una resa del 57% PA Fe = 55,85 PM Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 H 2 O = 392,13