Kalijev ferat

Kalijev ferat

Imena
IUPAC ime kalijev ferat(VI)
Druga imena dikalijev ferat
Lastnosti
Kemijska formula	K2FeO4
Molska masa	198,0392 g/mol
Videz	temno škrlatna trdnina
Gostota	2,829 g/cm3, trden
Tališče	>198 °C (temperatura razpada)
Topnost v vodi	topen v 1M KOH
Topnost (druga topila)	z večino topil reagira
Struktura
Kristalna struktura	ortorombska
Koordinacijska geometrija	tetraedrična
Dipolni moment	0 D
Nevarnosti
Glavne nevarnosti	oksidant
R-stavki (zastarelo)	8
S-stavki (zastarelo)	17-36
Plamenišče	ni vnetljiv
Sorodne snovi
Drugi anioni	kalijev manganat kalijev kromat K2RuO4
Drugi kationi	BaFeO4 Na2FeO4
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Kalijev ferat je kemijska spojina s formulo K₂FeO₄. Je škrlatna paramagnetna sol in redek primer železove(IV) spojine. Železo je v večini spojin v oksidacijskih stanjih +2 ali +3 (Fe²⁺ ali Fe³⁺). Feratni ion FeO²⁻
₄ je zaradi visokega oksidacijskega stanja močan oksidant.

K₂FeO₄ je zanimiv za aplikacije v »zeleni kemiji«, ker so stranski produkti njegove rabe, železovi oksidi, za okolje neškodljivi. Sorodni oksidanti, na primer kromati, se obravnavajo kot nevarni za okolje. Glavna težava pri njegovi uporabi je njegova, pogosto prevelika, reaktivnost, ki se kaže v razpadu v stiku z vodo:

4 K₂FeO₄ + 4 H₂O → 3 O₂ + 2 Fe₂O₃ + 8 KOH

Sinteza in zgradba

Vodna raztopina kalijevega ferata(VI)

Kalijev ferat je prvi odkril nemški kemik, zdravnik in filozof Georg Ernst Stahl (1660 – 1734) v ostanku zgorevanja kalijevega nitrata (solitra) in železovega prahu. Vodna raztopina ostanka se je škrlatno obarvala. Francoski kemik Edmond Frémy (1814 – 1894) je kasneje odkril, da med taljenjem kalijevega hidroksida in železovega(III) oksida na zraku nastane snov, topna v vodi. Kemijska sestava spojine je ustrezala kalijevemu manganatu:

Fe + 3 KNO₃ + 2 KOH → K₂FeO₄ + 3 KNO₂ + H₂O }

Natrijev ferat nastaja tudi z elektrolizo koncentriranega KOH z železno elektrodo:

Fe + 2KOH + 2 H₂O → K₂FeO₄ + 3H₂

V laboratoriju se pripravlja z oksidacijo alkalne raztopine železovih(III) soli s koncentriranim natrijevim hipokloritom:

Fe₂O₃ + 3 Cl₂ + 10 KOH → 2 K₂FeO₄ + 6 KCl + 5 H₂O

Sol ima enako strukturo kot K₂MnO₄, K₂SO₄ in K₂CrO₄. Trdna sol je zgrajena iz tetraedričnih anionov FeO²⁻
₄ in kationov K⁺. Razdalja Fe-O je 1,66 Å. Znan je tudi slabo topen barijev ferat BaFeO₄.

Lastnosti in uporaba

Trden K₂SO₄ je stabilen. Njegova temno škrlatna barva je podobna barvi kalijevega permanganata (KMnO₄). Vodne raztopine so pri visokih pH stabilne, v vodi, še zlasti v nakisani, pa hidrolizira, pri čemer se sprošča kisik:

4 K₂FeO₄ + 6 H₂O → FeO(OH) + 8 KOH + 3 O₂

Med segrevanjem na 500-700 ºC razpade:

2 K₂FeO₄ → K₃FeO₄ + KFeO₂ + O₂

Z razredčenimi kislinami tvori ustrezne soli, z žveplovo kislino sulfate):

4 K₂FeO₄ + 10 H₂SO₄ → 2 Fe₂(SO₄)₃ + 4 K₂SO₄ + 3 O₂ + 10 H₂O

Med taljenjem z alkalijami razpada:

4 K₂FeO₄ + 4 KOH → 4 K₃FeO₄ + O₂ + H₂O

Kalijev ferat je, tako kot drugi ferati, močan oksidant, močnejši od KMnO₄:

4 K₂FeO₄ + 3 Cr(OH)₂ → 4 FeO(OH) + 3 K₂CrO₄ + 2 KOH

Stranski produkt redoks reakcij je rji podobna zmes okolju nenevarnih železovih oksidov, zato se K₂FeO₄ obravnava kot »zeleni oksidant«. Pri obdelavi odpadnih voda se uporablja za oksidacijo organskih nečistoč in biocid. Nastali železov(III) oksihidroksid je odličen flokulant.

Reagira tudi v substitucijskih reakcijah:

K₂FeO₄ + BaCl₂ → BaFeO₄•H₂O + 2 KCl

V organskih sintezah se uporablja za oksidacijo primarnih alkoholov. Kalijev ferat bi lahko bil tudi depolarizator (katoda) v reverzibilni »super železovi bateriji«.