O Nerd da Quimica

O nerd da química - síntese do ferrato de sódio Add Video

Neste vídeo, é mostrada uma experiência bastante simples e interessante: a síntese do ferrato de sódio (Na2FeO4), um sal oxidante de cor púrpura e bastante incomum: o átomo de ferro neste composto se apresenta no seu raríssimo estado de oxidação +6. O ferro normalmente forma compostos em que se apresenta nos estados de oxidação +2 e +3, mas agentes oxidantes apropriados podem oxidá-lo até o nox +6, que é muito oxidante e muito pouco comum. O ferro hexavalente só existe na forma de sais contendo o íon ferrato, FeO4(-2). Essa reação pode ser uma excelente experiência para a elaboração de projetos de ciências, dada a sua relativa facilidade e ao fato de o composto produzido ser muito interessante e inusitado.

Essa reação que aparentemente desafia a natureza pode ser realizada de uma forma relativamente simples, pois o oxidante necessário para a reação ocorrer é um produto bastante disponível e barato: o hipoclorito de sódio (NaClO), componente da água sanitária.

O ferrato de sódio pode ser sintetizado reagindo-se uma suspensão de hidróxido férrico (Fe(OH)3) recém-preparado (sal de Fe(+3) + base forte) com uma solução concentrada de hipoclorito sob aquecimento até a fervura.

Para realizar a experiência, você precisará de:

--> Um sal de ferro, que pode ser tanto de Fe(+2) quanto de Fe(+3) (sulfato ferroso (FeSO4), cloreto férrico (FeCl3), cloreto ferroso (FeCl2), etc; prefira os de Fe(+3)). OBS.: na falta desse produto, pode reagir palha de aço (bombril) com um ácido (muriático (clorídrico), nítrico ou sulfúrico) e oxidar a solução com um pouco de hipoclorito ou água oxigenada. Irá se formar um sal de Fe(+3).

--> Hidróxido de sódio (soda cáustica, NaOH))

--> Hipoclorito de sódio (água sanitária, NaClO)

1- Coloque cerca de 20 mL de uma solução do sal de ferro (por exemplo, o FeCl3) em um recipiente de vidro (uma proveta, por exemplo) e adicione uma solução de NaOH 1M (40g de NaOH por litro) até que se forme o hidróxido férrico, um precipitado cor de ferrugem. Se for utilizar o sulfato ferroso, irá se formar um precipitado verde escuro de hidróxido ferroso (Fe(OH)2), que será lentamente oxidado pelo ar a Fe(OH)3. Para acelerar a oxidação, adicione um pouco de hipoclorito ou outro oxidante.

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1- FeCl3 + 3NaOH --> Fe(OH)3 + 3NaCl

2- FeSO4 + 2NaOH --> Fe(OH)2 + Na2SO4

... 4Fe(OH)2 + O2 + H2O --(lenta)-> 4Fe(OH)3 ou

... 4Fe(OH)2 + 2NaClO + H2O -(rápida)-> 2NaCl + 4Fe(OH)3

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2- Adicione ao Fe(OH)3 recém-preparado cerca de 30 mL de solução de hipoclorito (pode ser água sanitária pura). Misture bem e transfira a solução para um recipiente de vidro apropriado para levar ao fogo (pode ser um béquer ou tubo de ensaio). O recipiente NÃO pode ser de metal, senão o hipoclorito irá oxidar o metal do recipiente ao invés do Fe(OH)3 e o Na2FeO4 não irá se formar.

3- Aqueça a solução até a fervura, permanecendo assim por cerca de 5 minutos. Nessas condições, o hipoclorito começa oxidar o hidróxido férrico a ferrato, com liberação de gás cloro:

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2Fe(OH)3 + 4NaClO --> 2Na2FeO4 + 2NaCl + 3H2O + Cl2

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4- Filtre a mistura com um papel de filtro e guarde a solução rosada formada num frasco apropriado: ela contém o ferrato de sódio produzido. Essa solução conterá invariavelmente cloreto de sódio formado como co-produto durante a reação. Não há necessidade de separar esse cloreto, pois o ferrato de sódio só existe em solução e não pode ser obtido em estado puro. Com o tempo, o ferrato de sódio lentamente irá oxidar a água a oxigênio reduzindo-se a Fe(+3), e a solução rosa irá se tornar amarelada, com precipitado de Fe(OH)3 no fundo. Essa reação ocorre preferencialmente em meio ácido.

ATENÇÃO:

Esta experiência é perigosa e deverá ser realizada com equipamentos de segurança adequados (óculos de segurança, jaleco, máscara, luvas, etc), pois muitos dos produtos utilizados são tóxicos e/ou corrosivos. O hipoclorito de sódio é irritante, corrosivo e pode causar manchas e queimaduras, o hidróxido de sódio é extremamente corrosivo e os sais de ferro costumam ser tóxicos. Muito cuidado com o fogo durante o aquecimento da mistura. O gás cloro liberado durante a fervura da mistura é venenoso, corrosivo e muito irritante, NÃO inale os vapores liberados na reação. O ferrato de sódio é um oxidante muito forte que pode causar queimaduras na pele ou mesmo explosões em contato com materiais orgânicos.

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Estrutura do ferrato de sódio, composto em que o ferro se apresenta no seu raríssimo estado de oxidação +6.

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O NERD DA QUÍMICA, Nova Venécia - ES

Posted by o nerd da quimica on February 27, 2012 at 2:03 PM 3045 Views

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1 Comment

Reply mario
12:42 PM on October 3, 2015 
curto muito experiencias quimicas e este blog veio bem na hora certa pois meu repertorio com experiencias já havia esgotado e espero receber novidades.