Hur man gör järnoxid?

För att göra järnoxid, börja med att få en järnkälla med så mycket exponerad yta som möjligt, som stålull.

Järn är en viktig metall i vår värld. Det driver stålindustrin och låter blod transportera syre till våra celler. Det är ingen överraskning att järnhaltiga föreningar är av stort intresse. En sådan grupp av dessa föreningar, som kallas järnoxider, bildas genom att reagera järn och syre på något sätt. Vilken oxid du får beror på de specifika omständigheterna under vilka järn och syre reagerar, och detta kommer att förändra egenskaperna och användningen av den resulterande järnoxiden.

Metod 1 av 4: tillverkning av järn (II, iii) oxid (magnetit)

1

Hitta en järnkälla (III) (järn i 3 ⁺ oxidationstillstånd). Ett järnsalt (III) såsom järnklorid är lätt att tillsätta till lösningen. Det används ofta för etsning av koppar, så du kan köpa det online, i en kemikaliebutik och ibland till och med i en elektronikbutik. Ett fint rostpulver skulle också fungera bra. Du kan samla rost och mala den till ett fint pulver om du väljer att gå den vägen.
2

Gör en lösning som innehåller järn (III). Tillsätt vatten till järnoxidkällan (III) i en bägare (eller någon annan glasbehållare av liknande storlek). Den vattenhaltiga miljön (i vatten) är idealisk för järn (III) och järn (II) -molekylerna att reagera med varandra och med syre. Det kommer att upphäva dina järn (III) molekyler i lösning och göra det enkelt att kombinera med järn (II) och syremolekylerna. Du behöver inte täcka behållaren, men det kan hjälpa till att hålla ut föroreningar.
3

Leta upp en järnkälla (II) (järn i 2 ⁺ oxidationstillstånd). Eftersom järn (II) i sin rena form är sällsynt under atmosfäriska förhållanden kommer du sannolikt att behöva använda ett järnsalt (II). Järnsulfat, järn (II) klorid och järn (II) fosfat är relativt vanliga alternativ. Järnsulfat används i trädgårdsskötsel och finns i de flesta trädgårdsbutiker.
4
Gör en lösning som innehåller järn (II). Oavsett ditt val av järnsalt (II) måste du lösa det i vatten. Gör detta som en separat bägare (eller annan behållare) från järnlösningen (III) för att säkerställa att strykjärnet (III) inte har mättat vattnet. Detta gör att det mesta järnet (II) kan lösas upp i vattnet. Återigen kommer ett lock att hjälpa till att hålla ut föroreningar, men är inte nödvändigt.
- Använd handskar och skyddsglasögon för att skydda dina ögon och hud från kemikalier.
5

Blanda lösningarna. Kombinera järnlösningen (III) och järnlösningen (II) i samma behållare. Detta gör det möjligt att föra järn (III) jonerna och järn (II) jonerna i kontakt med varandra. De kommer också att kontakta syre i vattnet och atmosfären, som behövs för att producera magnetit.
6
Oxidera lösningen. Medan reaktionen fortsätter genom att blanda de två lösningarna tillsammans, kommer den att gå mycket långsamt. Du kan påskynda reaktionen genom att tillsätta en oxiderande lösning, såsom ammoniak. Väteperoxid är också ett bra oxidationsmedel.
- Tillsatsen av ett oxidationsmedel gör att reaktionen kan fortgå mycket snabbare. Tiderna varierar beroende på förhållandena mellan reaktanter och oxidationsmedel, men du kommer sannolikt att se en viss förändring på bara några sekunder.
- Var försiktig när du arbetar med väteperoxid eftersom det kommer att skapa värme när det reagerar med vattnet.
- Vi rekommenderar att du lagrar din järnoxid torrt.

Tillsätt vatten till järnoxidkällan (III) i en bägare (eller annan glasbehållare av liknande storlek).

Metod 2 av 4: tillverkning av järn (III) oxid (rost) med elektrolys

1

Skaffa en järnkälla. Bortsett från vissa salter tenderar de flesta järnföreningar att vara i järn (III) tillstånd. Detta inkluderar saker som järnvägsskenor, spikar, stålull och gem. Välj din källa baserat på mängden järn du behöver, hur snabbt du behöver det och vad som är tillgängligt för dig. Till exempel är stålull billig och oxiderar snabbt, men järnvägsskenor innehåller en större massa järn.
2

Fyll en icke-ledande behållare med vatten. Du vill vara säker på att du alltid har tillräckligt med vatten i behållaren för att täcka järndelen. Tänk på att elektrolysprocessen kan värma upp vattnet. Detta kan öka hastigheten med vilken vattnet avdunstar.
3

Hitta en strömkälla. Du måste använda ett batteri eller annan likströmskälla för att driva reaktionen. Strömkällan ska ha en ledning ansluten till den negativa sidan och en ledning till den positiva sidan. Välj storlek på din strömkälla baserat på hur mycket rost du försöker skapa och hur snabbt du vill ha den. Större strömförsörjningar skapar i allmänhet snabbare rost.
4

Sänk ner de positiva och negativa ledningarna. Ledningarna ska inte röra varandra. Istället bör de sänkas ner på motsatta sidor om din vattentank. Detta kommer att göra vattenlösningen till en del av kretsen och tvinga el att strömma genom vattnet.
5

Sänk ner din järnkälla. Medan järn vanligtvis rostar under atmosfäriska förhållanden utan hjälp, ökar nedsänkning av det i vatten oxidationshastigheten. Nedsänkning järn i vatten som håller på att elektrolyseras kommer att öka oxidationshastigheten ännu mer eftersom elektrolysen producerar vätgas (H ₂) och tvåatomigt syre (O ₂). Diatomiskt syre är ett bra oxidationsmedel och reagerar lätt med järnet för att bilda rost.
6
Slå på strömmen. Nu när din tank är klar kan du slå på strömmen. Detta kommer att starta strömmen som flyter genom lösningen och oxiderar metallen. Var noga med att inte röra vid ledningarna eller vidröra dem tillsammans. Lägg inte heller händerna i vattnet om du inte stänger av strömmen.
- Om du använder en strömkälla utan en omkopplare (som ett batteri), sätt antingen ledningarna sist eller koppla inte ledningarna till batteriet förrän du är redo för ström.
7

Låt sitta. Medan reaktionen är relativt snabb jämfört med naturlig oxidation är den inte omedelbar. Du måste lämna reaktionen i flera timmar åtminstone för att ge rost. Du kommer antagligen behöva lämna den i en dag eller två för att få en anständig summa.
8

Filtrera lösningen. När din rost bildas kommer den att ligga i vattentanken. Det första steget för att få det i torr och användbar form är att filtrera bort lite av vattnet. Du kan sträcka ostduken eller något annat tyg över en burk eller handfat och hälla lösningen igenom. Låt det sitta i en timme eller så för att tömma så mycket vatten som möjligt.
9

Torka den resulterande rost. För att avsluta din rost måste du baka den. Ställ in ugnen på 204°C och baka rost i en till tre timmar. Var noga med att använda en gammal panna, rost fläckar den.

Eftersom stålullen oxideras så snabbt i denna reaktion är det lite tid för tillräckligt med syre för att komma åt järnet för att bilda järn (III) oxid (röd rost).

Metod 3 av 4: tillverkning av järn (III) oxid (rost) med en stark oxidator

1

Välj en järnkälla för att oxidera. Ju mer exponerad yta din källa har, desto bättre. Till exempel har stålull mycket yta i förhållande till storleken, medan en järnvägståg har mycket mindre. Din oxidator kan bara verka på ytan på ditt järn.
2

Välj ett oxidationsmedel. Blekmedel är ett bra oxidationsmedel. Ett annat bra val är väteperoxid. Ett svagare oxidationsmedel är saltvatten. Oxidationsmedlet du väljer bestämmer hur snabbt järnet oxideras. Ju starkare ditt oxidationsmedel, desto snabbare oxiderar ditt järn.
3

Utsätt järnkällan för oxidationsmedlet. Du kan sänka ner järnkällan i den oxiderande lösningen. Ett annat alternativ är att spraya oxidationsmedlet på strykjärnet med jämna tidsintervall (varannan timme). Beroende på hur snabbt du vill att reaktionen ska fortgå och hur bekväm du använder starka oxidationsmedel kan du späda oxidatorn i vatten (detta försvagar det och saktar reaktionen).
4

Låt reaktionen fortsätta. Beroende på ditt val av oxidationsmedel och exponering kan det ta flera timmar eller flera dagar. Du bör verkligen börja se rost bildas inom en vecka. Om inte, kontrollera att du använder järn och att det inte är belagt med ett skyddande lager som vax.
5

Samla upp och torka den resulterande rosten. Du kan behöva skrapa rost från ytan på din järnbit för att samla upp den. Om du sänkte biten kan du filtrera rost från lösningen. Om din rost är våt, torka den i en ugn vid 204°C i en till tre timmar.

Vilken oxid du får beror på de specifika omständigheterna under vilka järn och syre reagerar, och detta kommer att förändra egenskaperna och användningen av den resulterande järnoxiden.

Metod 4 av 4: tillverkning av järn (II) oxid (svart rost) genom förbränning av stålull

1

Hitta en bit vanlig stålull. Om ullen har några rosthämmare eller tvålar stör den dina resultat. Du bör också leta efter en stålull med tunna fibrer. Detta gör det lättare för fibrerna att antändas och brinna.
2

Placera stålullen på en brandsäker yta. Du kommer inte att kunna hålla stålullen i handen. Det kommer att brinna! Du vill inte heller bränna ner något. Glasplattor eller tennlock är bra val.
3

Använd ett 9-v batteri för att antända stålullen. Om du rör ett 9-V-batteri till stålullen kommer du att ansluta batteriets positiva och negativa ledningar. Detta stänger kretsen och låter el strömma. Stålullen kommer att antändas eftersom mer ström flyter igenom än den klarar, så den värms upp tills den når en antändningspunkt.
4

Observera den svarta rost som bildas. Svart rost bildas som ett resultat av oxidation i en syreberövad miljö. Eftersom stålullen oxideras så snabbt i denna reaktion är det lite tid för tillräckligt med syre för att komma åt järnet för att bilda järn (III) oxid (röd rost).

Tips

Du kan använda järnoxid som ett pigment, för att buffra smycken eller för att göra termit.
Du bör använda en bänkskiva eller annan arbetsyta för något av dessa experiment. Fläckar och skador på arbetsytan kommer sannolikt att uppstå.
Använd en ventilator för att skydda dina lungor.

Varningar

Hantera alla kemiska reaktioner, särskilt oxidationsmedel, med försiktighet.
Använd alltid handskar.
Använd alltid skyddsglasögon.
Blandning av blekmedel med syror ger giftig gas.

Saker du behöver

Stycke järn
Oxiderande medel
Vatten
Filtrera
Vattenbehållare
Kraftkälla

Läs också: Hur man gör estrar?

Hur man gör järnoxid?

Steg