Sắt là một kim loại quan trọng trong thế giới của chúng ta. Nó cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp thép và cho phép máu mang oxy đến các tế bào của chúng ta. Không có gì ngạc nhiên khi các hợp chất chứa sắt rất được quan tâm. Một nhóm như vậy của những hợp chất này, được gọi là oxit sắt, được hình thành bằng cách phản ứng giữa sắt và oxy theo một cách nào đó. Bạn nhận được oxit nào phụ thuộc vào các trường hợp cụ thể mà sắt và oxi phản ứng, và điều này sẽ thay đổi tính chất và công dụng của oxit sắt tạo thành.
Các bước
Phương pháp 1/4: Tạo sắt (II, III) Oxit (Magnetite)
Bước 1. Xác định nguồn cung cấp sắt (III) (sắt trong 3+ trạng thái oxi hóa).
Một muối sắt (III) như clorua sắt sẽ dễ dàng thêm vào dung dịch. Nó thường được sử dụng để khắc đồng, vì vậy bạn có thể mua nó trực tuyến, tại cửa hàng cung cấp hóa chất và đôi khi thậm chí là cửa hàng điện tử. Ngoài ra, một loại bột gỉ mịn cũng sẽ hoạt động tốt. Bạn có thể thu thập rỉ sét và nghiền nó thành bột mịn nếu bạn chọn con đường đó.
Bước 2. Tạo dung dịch chứa sắt (III)
Thêm nước vào nguồn sắt (III) oxit trong một cốc có mỏ (hoặc một lọ thủy tinh khác có kích thước tương tự). Môi trường nước (trong nước) là lý tưởng để các phân tử sắt (III) và sắt (II) phản ứng với nhau và với oxy. Nó sẽ đình chỉ các phân tử sắt (III) của bạn trong dung dịch và giúp nó dễ dàng kết hợp với các phân tử sắt (II) và oxy. Bạn không cần phải đậy nắp thùng chứa, nhưng điều này có thể giúp loại bỏ các chất gây ô nhiễm.
Bước 3. Xác định nguồn cung cấp sắt (II) (sắt trong 2+ trạng thái oxi hóa).
Vì sắt (II) ở dạng tinh khiết rất hiếm trong điều kiện khí quyển, bạn có thể sẽ cần sử dụng muối sắt (II). Sắt sunphat, sắt (II) clorua, và sắt (II) photphat là những lựa chọn tương đối phổ biến. Sắt sunphat được sử dụng trong làm vườn và có thể tìm thấy ở hầu hết các cửa hàng cung cấp đồ làm vườn.
Bước 4. Tạo dung dịch chứa sắt (II)
Dù lựa chọn loại muối sắt (II) nào, bạn cũng cần phải hòa tan nó trong nước. Làm điều này như một cốc riêng (hoặc vật chứa khác) từ dung dịch sắt (III) để đảm bảo rằng sắt (III) không bão hòa nước. Điều này sẽ cho phép nhiều sắt nhất (II) hòa tan vào nước. Một lần nữa, một nắp đậy sẽ giúp ngăn chất ô nhiễm ra ngoài, nhưng không cần thiết.
Mang găng tay và kính bảo hộ để bảo vệ mắt và da của bạn khỏi bất kỳ hóa chất nào
Bước 5. Trộn các dung dịch
Cho dung dịch sắt (III) và dung dịch sắt (II) vào cùng một bình đựng. Điều này sẽ cho phép đưa các ion sắt (III) và ion sắt (II) tiếp xúc với nhau. Chúng cũng sẽ tiếp xúc với oxy trong nước và khí quyển, những thứ cần thiết để tạo ra magnetit.
Bước 6. Oxi hóa dung dịch
Trong khi phản ứng sẽ tiến hành bằng cách trộn hai dung dịch với nhau, nó sẽ diễn ra rất chậm. Bạn có thể tăng tốc độ phản ứng bằng cách thêm dung dịch oxy hóa, chẳng hạn như amoniac. Hydrogen peroxide cũng là một chất oxy hóa tốt.
- Việc thêm chất oxi hóa sẽ cho phép phản ứng diễn ra nhanh hơn nhiều. Thời gian sẽ thay đổi dựa trên tỷ lệ của chất phản ứng và chất oxy hóa, nhưng bạn có thể sẽ thấy một số thay đổi chỉ trong vài giây.
- Thận trọng khi làm việc với hydrogen peroxide vì nó sẽ tạo ra nhiệt khi phản ứng với nước.
- Nên cất giữ oxit sắt của bạn ở nơi khô ráo.
Phương pháp 2/4: Tạo sắt (III) Oxit (Gỉ sét) bằng điện phân
Bước 1. Lấy một nguồn sắt
Ngoài một số muối, hầu hết các hợp chất sắt có xu hướng ở trạng thái sắt (III). Điều này bao gồm những thứ như đường ray xe lửa, đinh, len thép và giấy bìa cứng. Chọn nguồn của bạn dựa trên lượng sắt bạn cần, tốc độ bạn cần và những gì có sẵn cho bạn. Ví dụ, len thép rẻ và oxy hóa nhanh, nhưng đường ray xe lửa chứa một khối lượng sắt lớn hơn.
Bước 2. Đổ đầy nước vào bình chứa không dẫn điện
Bạn muốn chắc chắn rằng bạn luôn có đủ nước trong bình chứa để đậy miếng sắt vào mọi lúc. Hãy nhớ rằng quá trình điện phân có thể làm nóng nước. Điều này có thể làm tăng tốc độ bay hơi của nước.
Bước 3. Tìm nguồn điện
Bạn sẽ cần sử dụng pin hoặc nguồn điện một chiều khác để cung cấp năng lượng cho phản ứng. Nguồn điện phải có một dây dẫn nối với cực âm và một dây dẫn cho cực dương. Chọn kích thước nguồn điện của bạn dựa trên mức độ rỉ sét bạn đang cố tạo ra và tốc độ bạn muốn. Nguồn điện lớn hơn nói chung sẽ tạo ra rỉ sét nhanh hơn.
Bước 4. Dìm các đạo trình âm và dương
Các đầu dẫn không được chạm vào nhau. Thay vào đó, chúng nên được đặt chìm ở các mặt đối diện của bể nước của bạn. Điều này sẽ làm cho dung dịch nước trở thành một phần của mạch điện và buộc dòng điện chạy qua nước.
Bước 5. Nhấn chìm nguồn sắt của bạn
Mặc dù sắt thường bị gỉ trong điều kiện khí quyển mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào, việc ngâm nó trong nước sẽ làm tăng tốc độ oxy hóa. Nhúng sắt vào nước đang bị điện phân sẽ làm tăng tốc độ oxi hóa hơn nữa vì quá trình điện phân tạo ra khí hiđro (H2) và oxy diatomic (O2). Oxy diatomic là một chất oxy hóa tuyệt vời và dễ dàng phản ứng với sắt để tạo thành gỉ.
Bước 6. Bật nguồn
Bây giờ bể của bạn đã được thiết lập, bạn có thể bật nguồn. Điều này sẽ bắt đầu cho dòng điện chạy qua dung dịch và oxy hóa kim loại. Hãy cẩn thận để không chạm vào dây dẫn hoặc chạm chúng vào nhau. Ngoài ra, không nhúng tay vào nước trừ khi bạn tắt nguồn.
Nếu bạn đang sử dụng nguồn điện không có công tắc (như pin), hãy đặt dây dẫn vào cuối cùng hoặc không móc dây dẫn vào pin cho đến khi bạn sẵn sàng cấp nguồn
Bước 7. Cho phép ngồi
Mặc dù phản ứng diễn ra tương đối nhanh so với quá trình oxy hóa tự nhiên, nhưng nó không diễn ra ngay lập tức. Bạn sẽ cần để phản ứng trong ít nhất vài giờ để tạo ra gỉ. Bạn có thể sẽ cần để nó trong một hoặc hai ngày để có được một khoản kha khá.
Bước 8. Lọc dung dịch
Khi rỉ sét của bạn hình thành, nó sẽ ở trong bể nước. Bước đầu tiên để có được nó ở dạng khô và có thể sử dụng được là lọc ra một ít nước. Bạn có thể căng vải thưa hoặc một số loại vải khác lên trên một cái lọ hoặc bồn rửa và đổ dung dịch vào. Để yên trong một giờ hoặc lâu hơn để thoát nhiều nước nhất có thể.
Bước 9. Làm khô vết rỉ sét
Để hoàn thành việc làm khô vết rỉ sét của bạn, bạn sẽ cần phải nướng nó. Đặt lò nướng của bạn ở 400 ° F (204 ° C) và nướng lớp gỉ trong một đến ba giờ. Nhớ dùng chảo cũ, gỉ sét sẽ làm nồi bị ố.
Phương pháp 3/4: Tạo sắt (III) Oxit (Gỉ sét) bằng chất oxy hóa mạnh
Bước 1. Chọn nguồn sắt để oxi hóa
Nguồn của bạn càng có nhiều diện tích bề mặt tiếp xúc thì càng tốt. Ví dụ, len thép có rất nhiều diện tích bề mặt so với kích thước của nó, trong khi đường ray xe lửa có ít hơn nhiều. Chất oxy hóa của bạn chỉ có thể hoạt động trên bề mặt bàn là của bạn.
Bước 2. Chọn chất oxi hóa
Thuốc tẩy là một chất oxy hóa tuyệt vời. Một lựa chọn tốt khác là hydrogen peroxide. Chất oxi hóa yếu hơn là nước muối. Chất oxy hóa bạn chọn sẽ xác định tốc độ oxy hóa của sắt. Chất oxy hóa của bạn càng mạnh, sắt của bạn sẽ bị oxy hóa càng nhanh.
Bước 3. Cho nguồn sắt tiếp xúc với chất oxy hóa
Bạn có thể nhấn chìm nguồn sắt trong dung dịch oxy hóa. Một lựa chọn khác là xịt chất oxy hóa lên bàn ủi theo khoảng thời gian đều đặn (mỗi giờ hoặc lâu hơn). Tùy thuộc vào tốc độ bạn muốn phản ứng xảy ra và mức độ thoải mái của bạn khi sử dụng chất oxy hóa mạnh, bạn có thể pha loãng chất oxy hóa trong nước (điều này sẽ làm phản ứng yếu đi và phản ứng chậm lại).
Bước 4. Để phản ứng tiếp tục
Tùy thuộc vào sự lựa chọn của bạn về chất oxy hóa và sự tiếp xúc, quá trình này có thể mất vài giờ hoặc vài ngày. Bạn chắc chắn sẽ bắt đầu thấy rỉ sét hình thành trong vòng một tuần. Nếu không, hãy kiểm tra để đảm bảo rằng bạn đang sử dụng bàn ủi và bàn ủi không được phủ một lớp bảo vệ như sáp.
Bước 5. Thu thập và làm khô các vết rỉ sét thu được
Bạn có thể phải cạo gỉ trên bề mặt của miếng sắt để thu gom chúng. Nếu bạn nhấn chìm mảnh vỡ, bạn có thể lọc gỉ khỏi dung dịch. Nếu vết gỉ của bạn bị ướt, hãy làm khô nó trong lò nướng ở nhiệt độ 400 ° F (204 ° C) trong một đến ba giờ.
Phương pháp 4/4: Tạo sắt (II) Oxit (Gỉ đen) bằng cách nung thép len
Bước 1. Tìm một miếng len thép trơn
Nếu len có bất kỳ chất ức chế gỉ hoặc xà phòng trên nó, nó sẽ ảnh hưởng đến kết quả của bạn. Bạn cũng nên tìm loại len thép có sợi mỏng. Điều này sẽ làm cho các sợi dễ bắt lửa và cháy.
Bước 2. Đặt len thép trên bề mặt chống cháy
Bạn sẽ không thể cầm len thép trên tay. Nó sẽ cháy! Bạn cũng không muốn thiêu rụi bất cứ thứ gì. Đĩa thủy tinh hoặc nắp đậy bằng thiếc là những lựa chọn tuyệt vời.
Bước 3. Sử dụng pin 9-V để đốt cháy len thép
Chạm vào pin 9-V vào len thép sẽ kết nối các dây dẫn dương và âm của pin. Điều này đóng mạch và cho phép dòng điện chạy qua. Len thép sẽ bốc cháy vì có nhiều dòng điện chạy qua hơn nó có thể xử lý, vì vậy nó nóng lên cho đến khi đạt đến điểm đánh lửa.
Bước 4. Quan sát vết gỉ đen được tạo thành
Gỉ đen được hình thành do quá trình oxy hóa trong môi trường thiếu oxy. Vì len thép bị oxy hóa quá nhanh trong phản ứng này nên có rất ít thời gian để oxy tiếp cận đủ với sắt để tạo thành sắt (III) oxit (gỉ đỏ).
Lời khuyên
- Bạn có thể sử dụng ôxít sắt làm chất màu, để đánh bóng đồ trang sức hoặc để chế tạo vật liệu nhiệt rắn.
- Bạn nên sử dụng mặt bàn hoặc bề mặt làm việc khác cho bất kỳ thí nghiệm nào trong số này. Có khả năng xảy ra các vết bẩn và hư hỏng bề mặt làm việc.
- Mang máy thở để bảo vệ phổi của bạn.
Cảnh báo
- Xử lý cẩn thận tất cả các phản ứng hóa học, đặc biệt là chất oxy hóa.
- Luôn đeo găng tay.
- Luôn đeo kính bảo hộ.
- Trộn thuốc tẩy với axit sẽ tạo ra khí độc.