Ajattelin leikkiä ihan kemistiä ja valmistaa rautahapon suolaa. Se on siitä merkillinen aine, että raudan hapetusaste on tietääkseni korkein tunnettu, eli +6. Teoriassahan raudalla voisi olla hapetusasteeltaan jopa +8, mutta niin korkeaa hapetusastetta on todettu ennemmin osmiumilla (OsO4), joka on saman ryhmän siirtymämetalli. Kuutosarvon kromista on ollut keskusteluja vuosien varrella, mutta mitä on kuutosarvon rauta?
Raudan hapetusaste – Mitä se tarkoittaa?
Lyhyesti kerrottuna, hapetusaste kuvaa atomin uloimpien elektronien määrää tai pikemmin puuttumista. Puhtaalla metallilla on hapetusaste 0, eli kaikki elektronit ovat tallella. Esimerkiksi ruosteella, riippuen ruosteen laadusta, raudan hapetusaste on +2 tai +3, eli niillä on kahden tai kolmen elektronin vajaus. Ne ovat tavallisimmat raudan hapetusasteet yhdisteissä. Mm. veressä oleva hemi, joka kuljettaa happea, sisältää rautaionin hapetusasteella +2. Monissa, esimerkiksi rautaa sisältävissä magneettisissa keraamisissa yhdisteissä raudan hapetusaste on +3, mutta se ei ole magneettisuuden tae. Ferromagnetismi on monimutkainen ja osin selittämätön ilmiö, joka on tämän kirjoituksen ulottumattomissa. Niin ja jos joku miettii asiaa, niin kuutosarvon rauta ei ole samalla tavalla mutageeninen ja myrkyllinen kuin kuutosarvon kromi. Heksaferraattia pidetään ”vihreänä” hapettimena, mutta sen hapetusominaisuudet ovat hieman rajalliset.
Tein videon YouTubeen, jossa valmistan Rauta(+6) yhdistettä sekä testaan sen hapettavuutta erilaisiin materiaaleihin ja yhdisteisiin vaihtelevalla menestyksellä. Sanottakoon, ettei se heksaferraatti hapettanut kuparia, sokeria (sakkaroosi) tai huonekaluterästä ainakaan hirveän nopeasti, jotta niistä olisi saanut mielenkiintoista materiaalia videoon. Lisäksi rautahappo pelkistyy itsestään (kuva yllä) kuutostasolta jonnekin matalemmalle, todennäköisesti lopulta kolmoselle, joka vaikuttaa olevan raudan pysyvin hapetusaste kaikkiaan. Esimerkiksi rauta(+2)sulfaatti hapettuu huoneilmassa rauta(+3) -yhdisteiksi, tämä voidaan todeta turkoosin värin muuttumisella ruskeaksi.
Suorittamani valmistus:
Reaktio suoritettiin vetokaapissa, joka on välttämätön turvallisuuden kannalta, mahdollisten emäksisten ja hapettavien höyryjen vuoksi.
1,39 grammaa FeCl3 (vedetön) + 5 g KOH tislatussa vedessä sekoitetaan ja kuumennetaan kiehuvaksi. Noin 100 ml 10 % Natriumhypokloriitti/NaOH -liuosta lisätään tipoittain kiehuvaan seokseen. Sekoitettiin noin 3 tuntia ja annettiin seoksen jäähtyä huoneenlämmössä. Violetti väri liuoksessa havaittiin ruostesakan laskeuduttua reaktioastian pohjalle. Ehkä on olemassa parempi tapa (en ole kokeillut) valmistaa samaa ainetta. Jälkikäteen ajateltuna, olisin tehnyt sen ennemmin niin. Oppia ikä kaikki.