【word】 关于灰绿色物质特点及呈色机理的微观分析

【word】 关于灰绿色物质特点及呈色机理的微观 关于灰绿色物质特点及呈色机理的微观分 析 2008年第1期 (总第93期) 广西教育学院 GUANGXIJIAOYUXUEYUANXUEBA0 NO.1,2008 (SerialNO.93) 关于灰绿色物质特点及呈色机理的微观分析 李俊生吴科元 (秦皇岛市第一中学河北秦皇岛邮编:066000) 摘要:Fe(OH)制备实验中出现的灰绿色物质一直是化学实验教学的难点问之 一 ,现从微观的角度研究了灰绿色物质的成因以及呈色机理,给出了Fe(OH)制备实验中 出现的现象的微观解释. 关键词:灰绿色物质呈色机理微观分析 中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:1006—9410(2008)01—0151—02 Fe(OH)制备实验中出现灰绿色物质的特点 及呈色机理一直是这一实验中引人关注的难点 问题,尽快解决这一难点问题已成为很多教师的 共识.近几年来有关这一问题的研究,出现了很 多引人瞩目的成果.以下针对Fe(OH)制备实验 中出现的灰绿色物质特点及呈色机理,进行微观 分析. Fe(OH)制备实验中如果溶液中0是充足 时,Fe(OH)直接被0氧化,其化学方程式为 4Fe(OH)2+O2+2H20—4F(OH)3 所生成的Fe(OH)会干扰Fe(OH)的生成和观 察,因此人们在制备Fe(OH)时会采用很多方法 降低溶液中0的浓度C(02).然而研究认为现有 的实验条件下溶液中会存在微量的0,而且这极 微量的0便可以把Fe(OH)氧化[]o在这种情况 下Fe2+会在碱性条件下生成大量Fe(OH)晶核, 同时Fe(OH)晶核也会被悬浮液中含有的微量 0氧化为六角片状的灰绿色物质(GR).如用 FeC1溶液和NaOH溶液制Fe(OH)2,灰绿色物质 则为cR(Cl一),并且形成方程式为[2]: 16Fe(OH)2+02+(2n+2)H20+4(1+x)C1_+ 4F巩(OH)8C1I4-x*2nH2O+40H一 其中灰绿色物质GR(C1一)具有如下特点: 1.灰绿色物质GR极不稳定 这是由于新生成的灰绿色物质具有较大的 面积,可以继续吸附悬浮液中微量0,进而被悬 浮液中微量的0所氧化,并在灰绿色物质表面生 成一定量的y-FeOOH(黄色物质),发生如下化学 反应[3]: GR+02(aqGR…02(ads)FeOOH+20H一 2.灰绿色物质GR化学式 灰绿色物质GR在组成上不确定,并且其形 成与试剂的种类有关,如用FeC1:溶液和NaOH 溶液制Fe(OH),灰绿色物质为CR(C]一),化学方 程式为: 一 151— 16Fe(OH)2+02+(2n+2)H20+4(1+x)C1—一 4F如Fe?+I(0H)8C1l?2nH20+4OH一 如果x---0,n=l,则Fe(OH)发生的氧化反应为 4Fe(OH)2+CI-+2H20—9Fe?(0H)8C1?2H20+e一 类似如用FeSO溶液和NaOH溶液制Fe(OH), 灰绿色物质为GR(S~-),则Fe(OH)发生的氧化 反应为 6Fe(OH)2+SO+2H20一 Fe?F(OH).2SO?2HO+2e一 3.形成灰绿色物质GR的条件 灰绿色物质GR形成的条件是溶液中存在极 微量的0:,并且这极微量的0便可以把Fe(OH): 氧化为GR(C1一)或GR(SO]-),化学式分别为: VeLV~+(0H)C1?2nilO或 FFe?(0H)2SO4~2HO 4.GR呈灰绿色的机理 GR呈灰绿是由于在其组成中存在着Fe3+电 子跃迁,Fes+一Fe+电荷转移,Fe一0+电荷转移等产 生黄色的因素,同时也存在着Fe一Fe电荷转移 等产生蓝色的因素5,黄色和蓝色作用会出现绿 色,随着时间的推移Fe(OH)和微量O反应生成 的Fe(OH)等会继续转化为FeO,Fe0,FeO, 灰绿色物质也会被微量的0继续氧化为黄色的 ~-FeOOH,而~-FeOOH经过复杂的化学反应生 成Fe,O等物质[,最后在长时间放置或通入O 时出现红褐色物质.所以才会出现制备Fe(OH) 时产生的现象”白色一灰绿色一红褐色”. 综上所述,Fe(OH)制备实验中出现的灰绿 色物质是由于溶液中存在着极微量的O所引起 的,对有关问题应明晰如下:(1)灰绿色物质GR是 Fe(OH):制备过程中诸多产物中比较特殊的一 种,它的组成与试剂的种类,溶液的温度,溶液中 溶解O:的量,实验时间的长短,加入试剂的方式 m l5一 等因素的变化而发生颜色和数量上的改变,它和 Fe(OH)制备过程中其它产物Fe(OH),FeOOH, FeO,Fe0,Fe0等一块影响着”白色一灰绿色一红 褐色”这一过程的观察和变化[s;(2)灰绿色物质 GR(C1一)或GR(SOl-)的呈色机理是由于在其组成 中存在着Fe+电子跃迁,Fe—Fe+电荷转移,Fe一 0+电荷转移等产生黄色的因素,同时也存在着 Fe>-Fe>电荷转移等产生蓝色的因素,黄色和蓝色 作用一般会出现绿色,但由于黄色和蓝色的比例 不同也可能出现灰色或灰白色等情况. 参考文献: [1]李俊生.对制备Fe(OH)实验条件的再 分析[J].黑龙江农垦师专,2003,(3):108 [2]谭伟等.水陆装甲车车体锈层分析[J].腐 蚀科学与防护技术,2003,(2):114—115 [3]巩志坚等.国内铁氧化物研究的现状[J]. 材料导报,2006,(7):19—20 [4]许淳淳等.模拟土壤介质中仿古铸铁腐 蚀产物的形貌及其生长过程[J].化工,2005, (12):2376 [5]吴瑞华等Fe,嚯蓝宝石中作用的研究[J].长 春科技大学,2000,(1):41 [6]李俊生.对灰绿色物质的组成及形成规 律的再分析[J].化学教育,2005,(9):60—6l [7]许淳淳等.模拟土壤介质中仿古铸铁腐 蚀产物的形貌及其生长过程[J].化工,2005, (12):2378 [8]李俊生.对灰绿色物质的组成及形成规 律的再分析[J]’化学教育,2005,(9):61