Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Идентификация Fe (IV) в оксидах химическими тест-методами

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-6-5-13

Полный текст:

Аннотация

Проведен сравнительный анализ поведения оксидов, содержащих железо (III) и железо (IV), в окислительно-восстановительных (ОВ) реакциях с органическими и неорганическими реагентами. Объектом для разработки тест-методов был оксид SrFeO3–x, полученный методом твердофазного синтеза из SrCO3 и Fe2O3. Установлено, что Fe (IV) проявляет более сильные окислительные свойства, чем Fe (III), на основании чего найдены реагенты, позволяющие идентифицировать Fe (IV): бромоводородная кислота, комплекс Fe2+ с , соли V (IV) и Mn (II), а также органические соединения — амины (дифениламин, о-толидин, бензидин) и красители (метиловый красный). Более сильные окислительные свойства Fe (IV) по сравнению с Fe (III) подтверждены потенциометрически различным характером изменения ЭДС в процессе растворения соответствующих оксидов в HCl. Оксид SrFeO3–x не окисляет в кислых средах Mn (II) до Mn (VII), Cr (III) до Cr (VI), Ce (III) до Ce (IV), а в щелочных — Cu (II) до Cu (III). Поскольку исследуемый оксид окисляет ионы Cl = 1,3583 В) и Br = 1,087 В) до соответствующих галогенов, но не окисляет Mn2+ до = 1,51 В), оценочное значение стандартного ОВ потенциала составляет 1,4 В. Впервые разработанная система аналитических тестов для дифференцирования Fe (IV) и Fe (III) позволит контролировать процессы синтеза сложных оксидов и фазообразования в системах, содержащих железо, щелочные и щелочноземельные металлы.

Об авторе

Н. В. Барковский
Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН)
Россия

Николай Васильевич Барковский

142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна



Список литературы

1. Cotton F. A., Wilkinson G., Murillo C. A., Bochmann M. Advanced Inorganic Chemistry. 6th Ed. — New York: John Wiley & Sons. Inc., 1999. — 793 p.

2. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Т. 2. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. — 670 с.

3. Schmidbaur H. The History and the Current Revival of the Oxo Chemistry of Iron in its Highest Oxidation States: FeVI – – FeVIII / Z. Anorg. Allg. Chem. 2018. Vol. 644. N 12 – 13. P. 536 – 559. DOI: 10.1002/zaac.201800036.

4. Кокаровцева И. Г., Беляев И. Н., Семенякова Л. В. Кислородные соединения железа (VI, V, IV) / Успехи химии. 1972. Т. 41. С. 1978 – 1993.

5. Киселев Ю. М., Копелев Н. С., Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Восьмивалентное железо / ДАН СССР. 1987. Т. 292. № 3. С. 628 – 631.

6. Панкратов Д. А. Мессбауэровская диагностика оксопроизводных железа системы Fe2O3 – Na2O2 / Неорганические материалы. 2014. Т. 50. № 1. С. 90 – 98. DOI: 10.7868/S0002337X14010151.

7. Takano M., Okita T., Nakayama N., et al. Dependence of the structure and electronic state of SrFeOx (2.5 ≤ x ≤ 3) on composition and temperature / J. Solid State Chem. 1988. Vol. 73. P. 140 – 150. DOI: 10.1016/0022-4596(88)90063-1.

8. Takeda Y., Kanno K., Takada T., et al. Phase relation in the oxygen nonstoichiometric system, SrFeOx (2.5 ≤ x ≤ 3.0) / J. Solid State Chem. 1986. Vol. 63. N 2. P. 237 – 249. DOI: 10.1016/0022-4596(86)90174-X.

9. Mori S. Phase Transformation in Barium Orthoferrate, BaFeO3–x / J. Am. Ceram. Soc. 1966. Vol. 49. N 11. P. 600 – 605. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1966.tb13176.x.

10. Hodges J. P., Short S., Jorgensen J. D., et al. Evolution of Oxygen-Vacancy Ordered Crystal Structures in the Perovskite Series SrnFenO3n–1 (n = 2, 4, 8, and ∞), and the Relationship to Electronic and Magnetic Properties / J. Solid State Chem. 2000. Vol. 151. N 2. P. 190 – 209. DOI: 10.1006/jssc.1999.8640.

11. Fossdal A., Einarsrud M., Grande T. Phase Equilibria in the Pseudo-Binary System SrO – Fe2O3 / J. Solid State Chem. 2004. Vol. 177. N 8. P. 2933 – 2942. DOI: 10.1016/j.jssc.2004.05.007.

12. Langhof N., Seifert D., Göebbels M., Töpfer J. Reinvestigation of the Fe-rich part of the pseudo-binary system SrO – Fe2O3 / J. Solid State Chem. 2009. Vol. 182. N 9. P. 2409 – 2416. DOI: 10.1016/j.jssc.2009.05.039.

13. Delaude L., Laszlo P. A Novel Oxidizing Reagent Based on Potassium Ferrate (VI) / J. Org. Chem. 1996. Vol. 61. N 18. P. 6360 – 6370. DOI: 10.1021/jo960633p.

14. Sharma V. K. Oxidation of Inorganic Compounds by Ferrate (VI) and Ferrate (V): One-Electron and Two-Electron Transfer Steps / Environ. Sci. Technol. 2010. Vol. 44. N 13. P. 5148 – 5152. DOI: 10.1021/es1005187.

15. Киселев Ю. М., Копелев Н. С., Спицын В. И. О диспропорционировании ферратов (VI) в растворах / ДАН СССР. 1987. Т. 295. № 4. С. 882 – 884.

16. Chen D., Wang F., Shi H., et al. Systematic evaluation of Co-free LnBaFe2O5 + δ (Ln = Lanthanides or Y) oxides towards the application as cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells / Electrochim. Acta. 2012. Vol. 78. P. 466 – 474. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.06.073.

17. Иванов А. И., Колотыгин В. А., Ципис Е. В. и др. Электропроводность, термическое расширение и электрохимические свойства перовскитов PrBaFe2–xNixO5–δ / Электрохимия. 2018. Т. 54. № 6. С. 615 – 622. DOI: 10.7868/S0424857018060129.

18. Wattiaux A., Fournes L., Demourgues A., et al. A novel preparation method of the SrFeO3 cubic perovskite by electrochemical means / Solid State Commun. 1991. Vol. 77. N 7. P. 489 – 493. DOI: 10.1016/0038-1098(91)90726-C.

19. Schmidt M., Hofmann M., Campell S. J. Magnetic structure of strontium ferrite Sr4Fe4O11 / J. Phys. Condens. Mater. 2003. Vol. 15. N 50. P. 8691 – 8701. DOI: 10.1088/0953-8984/15/50/003.

20. Adler P., Lebon A., Damljanović V., et al. Magnetoresistance effects in SrFeO3–δ: Dependence on phase composition and relation to magnetic and charge order / Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73. P. 094451. DOI: 10.1103/PhysRevB.73.094451.

21. Manimuthu P., Murugaraj R., Venkateswaran C. Non-universal dielectric relaxation in SrFeO3–δ / Phys. Lett. A. 2014. Vol. 378. N 36. P. 2725 – 2728. DOI: 10.1016/j.physleta.2014.07.035.

22. Sharma V. K., Zboril R., Varma R. S. Ferrates: Greener Oxidants with Multimodal Action in Water Treatment Technologies / Acc. Chem. Res. 2015. Vol. 48. N 2. P. 182 – 191. DOI: 10.1021/ar5004219.

23. Перфильев Ю. Д., Копелев Н. С., Киселев Ю. М., Спицын В. И. Мессбауэровское исследование восьмивалентного железа / ДАН СССР. 1987. Т. 296. № 6. С. 1406 – 1409.

24. Бычков С. Ф., Попов М. П., Немудрый А. П. Изучение кинетики кислородного обмена нестехиометрического оксида SrFeO3–δ в изостехиометрических условиях методом релаксации парциального давления кислорода / Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 5. С. 705 – 710.

25. Mori S., Hirata H., Tonooka N. Determination of Fe (III) and Fe (IV) in barium orthoferrate, BaFeO2.5 – 3.0, by EDTA titration / Bunseki Kagaku. 1967. Vol. 16. N 12. P. 1340 – 1344. DOI: 10.2116/bunsekikagaku.16.1340.

26. MacChesney J. B., Sherwood R. C., Potter J. F. Electric and Magnetic Properties of the Strontium Ferrates / J. Chem. Phys. 1965. Vol. 43. N 6. P. 1907 – 1913. DOI: 10.1063/1.1697052.

27. Барковский Н. В. Органические реагенты для идентификации Bi (V) и в оксидах Ba – Bi – O и K – Ba – Bi – O тест-методами / Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 11. С. 1171 – 1178. DOI: 10.7868/S0044450215090030.

28. Полянский Н. Г. Аналитическая химия брома. — М.: Наука, 1980. С. 13.

29. Барковский Н. В. Методы идентификации Bi (V) и необычных валентных форм кислорода в BaBiO3 и сверхпроводящих оксидах системы K – Ba – Bi – O / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 8. С. 16 – 28. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-8-16-28.

30. Турьян Я. И. Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в аналитической химии. — М.: Химия, 1989. — 248 с.

31. Неорганическая химия / Под ред. Ю. Д. Третьякова. Т. 3. Кн. 2. — М.: Академия, 2007. — 400 с.

32. Музгин В. Н., Хамзина Л. Б., Золотавин В. Л., Безруков И. Я. Аналитическая химия ванадия. — М.: Наука, 1981. С. 34.

33. Седых В. Д., Рыбченко О. Г., Некрасов А. Н. и др. Влияние содержания кислорода на локальное окружение атомов Fe в анион-дефицитном SrFeO3–δ / Физика твердого тела. 2019. Т. 61. № 6. С. 1162 – 1169. DOI: 10.21883/FTT.2019.06.47694.372.

34. Brisi C., Rolando P. Richerche sul sistema ossido di stronzio-ossido ferrico-ossigeno / Ann. Chim. (Rome). 1969. Vol. 59. N 5. P. 385 – 399.

35. Kleveland K., Einarsrud M.-A., Grande T. Sintering Behavior, Microstructure, and Phase Composition of Sr(Fe, Co)O3–δ Ceramics / J. Am. Ceram. Soc. 2000. Vol. 83. N 6. P. 3158 – 3164. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01698.x.

36. Mellenne B., Retoux R., Lepoittevin C., et al. Oxygen Nonstoichiometry in Sr4Fe6O13-δ: The Derivatives [Sr8Fe12O26] [Sr2Fe3O6]n / Chem. Mater. 2004. Vol. 16. N 24. P. 5006 – 5013. DOI: 10.1021/cm040127d.

37. Tsujimoto Y., Tassel C., Hayashi N., et al. Infinite-layer iron oxide with a square-planar coordination / Nature. 2007. Vol. 450. P. 1062 – 1065. DOI: 10.1038/nature06382.

38. Hu Q., Kim D. Y., Yang W., et al. FeO2 and FeOOH under deep lower-mantle conditionsand Earth’s oxygen-hydrogen cycles / Nature. 2016. Vol. 534(7606). P. 241 – 244. DOI: 10.1038/nature18018.

39. Jang B.-G., Liu J., Hu Q., et al. Electronic spin transition in FeO2: Evidence for Fe (II) with peroxide / Phys. Rev. B. 2019. Vol. 100.014418. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.014418.


Для цитирования:


Барковский Н.В. Идентификация Fe (IV) в оксидах химическими тест-методами. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(6):5-13. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-6-5-13

For citation:


Barkovskii N.V. Identification of Fe (IV) in oxides by chemical test methods. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(6):5-13. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-6-5-13

Просмотров: 58


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)