Ferrato de bario

El ferrato de bario es el compuesto químico de fórmula BaFeO₄ _. Este es un compuesto poco común que contiene hierro en estado de oxidación +6 . ^{[ 2 ]} El ion ferrato(VI) tiene dos electrones desapareados, lo que lo hace paramagnético . ^{[ 3 ]} Es isoestructural con _el BaSO₄ y contiene el anión ^tetraédrico[FeO₄ ] _{²⁻ .}^[⁴^]

Estructura

El anión ferrato(VI) es paramagnético debido a sus dos electrones desapareados y tiene una geometría molecular tetraédrica . ^{[ 3 ]}

Se ha utilizado la difracción de rayos X para determinar la estructura de la celda unitaria ortorrómbica ^{[ 1 ]} (vectores de red a ≠ b ≠ c, ángulos interaxiales α=β=γ=90°) ^{[ 5 ]} del BaFeO ₄ nanocristalino . Cristalizó en el grupo espacial Pnma (grupo puntual: D _2h ) con parámetros de red a = 0,8880 nm, b = 0,5512 nm y c = 0,7214 nm. ^{[ 1 ]} La precisión de los datos de difracción de rayos X se ha verificado mediante los intervalos de franjas de red de la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) y los parámetros de celda calculados a partir de la difracción de área seleccionada (SAED). ^{[ 1 ]}

Caracterización

Los picos de absorbancia infrarroja del ferrato de bario se observan en 870, 812, 780 cm ⁻¹ . ^{[ 6 ]}

Espectro IR de BaFeO ₄ que muestra picos característicos ^{[ 7 ]}

_El BaFeO₄ sigue la ley de Curie-Weiss y tiene un momento magnético de (2,92 ± 0,03) × 10⁻²³ ^A m² ⁽ 3,45 ± 0,1 BM ) con una constante de Weiss de −89 K. ^{[ 8 ]}

Preparación y química

El ferrato(VI) de bario se puede preparar mediante métodos de síntesis tanto húmedos como secos. La síntesis seca se realiza generalmente mediante una técnica térmica, ^{[ 6 ]} como calentar hidróxido de bario e hidróxido de hierro(II) en presencia de oxígeno a unos 800 a 900 °C. ^{[ 9 ]}

Ba(OH)₂+ Fe(OH)₂+ O₂→ BaFeO₄+ 2 H₂O

Los métodos húmedos emplean técnicas tanto químicas como electroquímicas. Por ejemplo, el anión ferrato se forma cuando una sal de hierro adecuada se coloca en condiciones alcalinas y se añade un agente oxidante fuerte , como el hipoclorito de sodio . ^{[ 10 ]}

2 Fe(OH)₃+ 3 OCl⁻+ 4 OH⁻→ 2 FeO^2-4+ 5 H₂O + 3 Cl⁻

El ferrato de bario se precipita a partir de una solución añadiendo una solución de una sal de bario(II) . ^{[ 10 ]} La adición de una sal de bario soluble a una solución de ferrato de metal alcalino produce un precipitado granate de ferrato de bario, un cristal que tiene la misma estructura que el cromato de bario y aproximadamente la misma solubilidad. ^{[ 11 ]} El ferrato de bario también se ha preparado añadiendo óxido de bario a una mezcla de hipoclorito de sodio y nitrato férrico a temperatura ambiente (o 0 °C). ^{[ 12 ]} La pureza del producto se puede mejorar llevando a cabo la reacción a baja temperatura en ausencia de dióxido de carbono y filtrando y secando rápidamente el precipitado, reduciendo la coprecipitación de hidróxido de bario y carbonato de bario como impurezas. ^{[ 11 ]}

Usos

El ferrato de bario es un agente oxidante y se utiliza como reactivo oxidante en síntesis orgánicas. Otras aplicaciones incluyen la eliminación de color, la eliminación de cianuro, la eliminación de bacterias y el tratamiento de aguas residuales y contaminadas. ^{[ 6 ]}

Las sales de ferrato(VI) son materiales catódicos energéticos en baterías de "superhierro". Los cátodos que contienen compuestos de ferrato(VI) se denominan cátodos de "superhierro" debido a su base de hierro altamente oxidado, la transferencia de múltiples electrones y su alta energía intrínseca. Entre todas las sales de ferrato(VI), el ferrato de bario permite una transferencia de carga excepcionalmente fácil, lo cual es importante para el ámbito de alta potencia de las baterías alcalinas . ^{[ 7 ]}

Reacciones

El ferrato de bario es el más estable de los compuestos de ferrato(VI). Se puede preparar en su estado más puro y tiene la composición más definida. El ferrato de bario se descompone fácilmente con todos los ácidos solubles, incluido el ácido carbónico. Si se hace pasar dióxido de carbono a través de agua en la que se encuentra suspendido el ferrato de bario hidratado, este se descompondrá completamente para formar carbonato de bario , hidróxido férrico y oxígeno gaseoso. Los sulfatos alcalinos descomponen el ferrato de bario que no se ha secado, formando sulfato de bario, hidróxido férrico y oxígeno gaseoso.

Véase también

Referencias

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