Нитрат железа(III)

Нитрат железа(III) — неорганическое химическое соединение, соль азотной кислоты и трехвалентного железа.

Нитрат железа​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Нитрат железа​(III)​
Хим. формула	Fe(NO3)3
Физические свойства
Состояние	гигроскопичные кристаллы
Молярная масса	(ангидрид) 241,86 г/моль (гексагидрат) 349,951 г/моль (нонагидрат) 403,997 г/моль
Плотность	(гексагидрат) 1,68 г/см3 (нонагидрат) 1,81 (1,29) г/см3 г/см³
Термические свойства
Температура
• разложения	(гексагидрат) 35°C (нонагидрат) 47,2 °C
Энтальпия
• образования	(нонагидрат) -3338,8 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде(0°C)	40,2%
• в воде (20°C)	45,2%
• в воде (25°C)	46,6%
• в воде (40°C)	51,2%
Структура
Координационная геометрия	октаэдрическая
Классификация
Рег. номер CAS	10421-48-4 (ангидрид) 13476-08-9 (гексагидрат) 7782-61-8 (нонагидрат)
PubChem	168014
Рег. номер EINECS	233-899-5
SMILES	[Fe+3].O.O.O.O.O.O.O.O.O.O=[N+]([O-])[O-].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O
RTECS	NO7175000
ChemSpider	23584
Безопасность
NFPA 704	1 1 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойстваПравить

При обычной температуре в зависимости от концентрации и содержания в растворе кислоты нитрат железа (III) кристаллизуется в виде почти бесцветных кубиков, имеющих состав Fe(NO₃)₃·6H₂O, или в моноклинных кристаллах состава Fe(NO₃)₃·9H₂O.

Гексагидрат нитрата железа(III) Fe(NO₃)₃·6H₂O — светло-фиолетовые гигроскопичные кристаллы с кубической решёткой. Образуется при кристаллизации из водных растворов с содержанием HNO₃ не менее 57 % и 28 % Fe(NO₃)₃.

Нонагидрат нитрата железа (III) со следами гидролиза

Нонагидрат нитрата железа(III) Fe(NO₃)₃·9H₂O — очень гигроскопичные светло-фиолетовые кристаллы с моноклинной решёткой (a = 0,140 нм, b = 0,970 нм, c = 1,103 нм, β=95,52°, пространственная группа P2₁/с). Хорошо растворяются в воде. При нагревании плавится при 50,1 °C. Процесс сопровождается частичным разложением исходного продукта с выделением HNO₃ и последующим кипячением раствора при 125 °C.

Таблица растворимости нитрата железа (III) в воде (в пересчете на безводную соль):

Температура, °С	Концентрация, г/100 г воды	Концентрация, %
0	67,08	40,15
20	82,48	45,2
40	104,83	51,18

Растворяется также в ацетоне, эфире, этаноле.

Безводный нитрат железа(III) получить не удалось.

В растворе бледно-фиолетовый гексааквакатион [Fe(H₂O)₆]³⁺ преобладает только в том случае, если pH~0. При более высоких значениях pH раствор желтеет из-за гидролиза, а если pH выше 2-3, происходит дальнейшая конденсация и начинается образование коллоидных гелей, и в конечном итоге образуется красновато-коричневый осадок гидратированного оксида железа (III).

ПолучениеПравить

• Нитрат железа(III) получают взаимодействием железной стружки с 20-30 % раствором азотной кислоты:

$\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{O}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {Fe+4HNO_{3}\longrightarrow Fe(NO_{3})_{3}+2H_{2}O+NO\uparrow }}$ 

• В производстве этот процесс проводят, продувая через раствор воздух:

$\mathsf{4}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{+}\mathsf{12}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{4}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {4Fe+12HNO_{3}+3O_{2}\longrightarrow 4Fe(NO_{3})_{3}+6H_{2}O}}$ 

• В лабораторной практике нитрат железа(III) можно получить обменной реакцией:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}\mathsf{(}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {Fe_{2}(SO_{4})_{3}+3Ba(NO_{3})_{2}\longrightarrow 2Fe(NO_{3})_{3}+3BaSO_{4}\downarrow }}$ 

• Добавив к гидроксонитрату церия(IV) азотную кислоту и сульфат железа(II), получим следующие продукты реакции:

$\mathsf{C}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{C}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {Ce(NO_{3})_{3}OH+3HNO_{3}+FeSO_{4}\longrightarrow Ce(NO_{3})_{3}+Fe(NO_{3})_{3}+H_{2}SO_{4}+H_{2}O}}$ 

Химические свойстваПравить

• В водных растворах нитрат железа(III) подвергается сильному гидролизу:

$\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {Fe(NO_{3})_{3}+2H_{2}O\rightleftarrows Fe(OH)_{2}NO_{3}+2HNO_{3}}}$ 

Равновесие можно сместить в обратную сторону сильно подкислив раствор HNO₃.

• Разрушается разбавленными щелочами:

$\mathsf{2}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathsf{n}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{6}\mathsf{)}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{n}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {2Fe(NO_{3})_{3}+6NaOH+(n-6)H_{2}O\longrightarrow Fe_{2}O_{3}\cdot nH_{2}O\downarrow +6NaNO_{3}}}$ 

• При нагревании разлагается:

$\mathsf{4}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\stackrel{\mathsf{t}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{12}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {4Fe(NO_{3})_{3}{\xrightarrow {\ t\ }}2Fe_{2}O_{3}+12NO_{2}\uparrow +3O_{2}\uparrow }}$ 

ПрименениеПравить

• Применяется как коагулянт при очистке сточных вод.
• При окраске тканей и шерсти используют нитрат железа(III) как протраву.
• Нитрат железа(III) является катализатором для синтеза амида натрия из раствора натрия в аммиаке:

$\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\stackrel{\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2NH_{3}+2Na{\xrightarrow {Fe(NO_{3})_{3}}}2NaNH_{2}+H_{2}}}$ 

• Некоторые глины, пропитанные нитратом железа(III), являются полезными окислителями в органическом синтезе.
• Используется ювелирами и кузнецами для протравки серебра и его сплавов.

ЛитератураПравить

• Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник / А. И. Волков, И. М. Жарский. — Мн.: Современная школа, 2005. — 608 с.
• Г.Реми. Курс неорганической химии. 2 том — М.: Издательство иностранной литературы, 1963. — 920 с.
• Гринвуд Н. Химия элементов: в 2 томах. / Н.Гринвуд, А.Эрншо; пер. с англ. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — (Лучший зарубежный учебник)
• Химическая технология неорганических веществ: В 2 кн. Кн. 2. Учебное пособие/Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др.; Под ред. Т. Г. Ахметова. — М.: Высш. шк., 2002. — 688 с.: ил.