Avainero – rauta vs. ferri
Rauta on yksi maan runsaimmista metallialkuaineista sekä rauta (Fe2+) ja rauta (Fe2+) ovat kaksi alkuaineraudan hapettumismuotoa, joiden välillä on eroja niiden elektronikonfiguraation perusteella. Rautametallin hapetusaste on +2 ja rautametallin +3 hapetusaste. Toisin sanoen ne ovat kaksi stabiilia ionia yhdestä emoelementistä. Tärkein ero näiden kahden ionin välillä on niiden elektronikonfiguraatio. Rauta-ioni muodostuu poistamalla 2d-elektroneja rautaatomista, kun taas rauta-ioni muodostuu eliminoimalla 3d-elektroneja rautaatomista. Tämä antaa erilaisia kemiallisia ominaisuuksia, eroja happamuudessa, reaktiivisuusmagneettisia ominaisuuksia ja erilaisia värejä kemiallisissa komplekseissa ja liuoksissa.
Mikä on rauta?
Rautaraudalla on hapetusaste +2; muodostuu poistamalla kaksi 3s-kuoren elektronia neutraalista rautaatomista. Rautametallin muodostumisessa 3d-elektronit pysyvät samoina, tuloksena olevassa ionissa on kaikki kuusi d-elektronia. Rautaioni on paramagneettinen, koska sen uloimmassa kuoressa on parittomia elektroneja. Vaikka siinä on parillinen määrä d-elektroneja, kun ne täyttyvät viiteen d-orbitaaliin, osa elektroneista jää parittamattomina ionissa. Mutta kun se sitoutuu muihin ligandeihin, tämä ominaisuus voidaan muuttaa. Rautaionit ovat suhteellisen emäksisempiä kuin rauta-ionit.
Mikä Ferric on?
Rautaraudalla on hapetusaste +3; muodostuu poistamalla kaksi 3s-kuoren elektronia ja yksi d-elektroni neutraalista rautaatomista. Rautaraudan ulkokuoressa on 5d-elektroneja, ja tämä elektronikonfiguraatio on suhteellisen vakaa puolitäytetyiltä kiertoradoilta saatavan ylimääräisen vakauden ansiosta. Rauta-ionit ovat happamampia kuin rauta-ionit. Ferri-ionit voivat toimia hapettavana aineena joissakin reaktioissa. Se voi esimerkiksi hapettaa jodidi-ionit tummanruskeaksi liuokseksi, jos jodi.
2Fe3+(aq) + 2I–(aq) → 2Fe2+(aq) + I2(aq/s)
Mitä eroa on rautametallilla ja ferrillillä?
Rauta- ja rautametallin ominaisuudet:
Electron Configuration:
Raudan elektronikonfiguraatio on;
1s2, 2s2, 2p6, 3s 2, 3p6, 4s2, 3d6
Rauta:
Rautarauta muodostuu poistamalla kaksi elektronia (kaksi 3s-elektronia) rautaatomista. Rautaraudalla on kuusi elektronia d-kuoressa.
Fe → Fe2+ + 2e
Sen elektronikonfiguraatio on 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d6.
Ferric:
Rautarauta muodostuu poistamalla kolme elektronia (kaksi 3s-elektronia ja yksi d-elektroni) raudasta. Rautaraudassa on viisi elektronia d-kuoressa. Tämä on puoliksi täytetty tila d-orbitaaleissa, jota pidetään suhteellisen vakaana. Siksi rauta-ionit ovat suhteellisen stabiileja kuin rauta-ionit.
Fe → Fe3+ + 3e
Sen elektronikonfiguraatio on 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d5.
Liukoisuus veteen:
Rauta:
Kun vedessä on rautaioneja, saadaan kirkas, väritön liuos. Koska rautaraudat ovat täysin vesiliukoisia. Luonnollisissa vesimuodoissa on pieni määrä Fe2+.
Ferric:
Voidaan selvästi tunnistaa, kun vedessä on rauta-ioneja (Fe3+). Koska se tuottaa värikkäitä kerrostumia, joilla on tyypillinen maku veteen. Nämä sedimentit muodostuvat, koska rauta-ionit ovat veteen liukenemattomia. On melko epämiellyttävää, kun rauta-ionit liuotetaan veteen; ihmiset eivät voi käyttää rauta-ioneja sisältävää vettä.
Monimutkainen muodostus vedellä:
Rauta:
Rautaioni muodostaa kompleksin kuuden vesimolekyylin kanssa; sitä kutsutaan heksaakvaironi(II)-ioniksi [Fe(H2O)6]2+ (aq). Se on väriltään vaaleanvihreä.
Ferric:
Rautaioni muodostaa kompleksin kuuden vesimolekyylin kanssa; sitä kutsutaan heksaakvaironi(III)-ioniksi [Fe(H2O)6]3+ (aq). Se on väriltään vaalean violetti.
Mutta yleensä näemme vedessä himmeän keltaisen värin; tämä johtuu toisen hydrokompleksin muodostumisesta, joka siirtää protoneja veteen.
Image: 1. "Iron(II) oxide" [Public Domain] Commonsin kautta 2. "Iron(III)-oxide-sample", tekijä Benjah-bmm27 – Oma työ. [Julkinen verkkotunnus] Commonsin kautta
