Ferrato de potasio

Ferrato de potasio
Nombre IUPAC
Hierro (6+) oxígeno (2-) dipotasio
General
Otros nombres	Ferrato de potasio (VI)
Fórmula molecular	K2FeO4
Identificadores
Número CAS	39469-86-8[1]​
ChemSpider	28296166
PubChem	53493006
InChI InChI=InChI=1S/Fe.2K.4O/q-2;2*+1;;;; Key: BYYVYYRSUGUXKK-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Apariencia	Morado oscuro
Densidad	2829 kg/m³; 2,829 g/cm³
Masa molar	198 039 g/mol
Punto de fusión	400 °C (673 K)
Peligrosidad
SGA
Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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El ferrato de potasio es el compuesto químico con la fórmula K₂FeO₄. Esta sal púrpura es paramagnética y es un raro ejemplo de un compuesto de hierro (VI). En la mayoría de sus compuestos, el hierro tiene el estado de oxidación +2 o +3 (Fe²⁺ o Fe³⁺). Como reflejo de su alto estado de oxidación, el FeO₄²⁻ es un poderoso agente oxidante.

Historia

Georg Ernst Stahl (1660-1734) descubrió por primera vez el residuo que se formaba al combustionar una mezcla de nitrato de potasio (salitre) y polvo de hierro disuelto en agua para dar una disolución púrpura. Edmond Frémy (1814-1894) descubrió más tarde que la fusión de hidróxido de potasio y óxido de hierro (III) en contacto con el aire producía un compuesto que era soluble en agua:

${\displaystyle {\ce {8 KOH + 2 Fe2O3 + 3 O2 -> 4 K2FeO4 + 4 H2O}}}$

Síntesis

Para su síntesis en el laboratorio, una disolución de hidróxido de sodio se convierte primero en hipoclorito por oxidación con cloro gaseoso. A continuación, se hace reaccionar con una disolución de nitrato de hierro (III) y la disolución de ferrato (VI) obtenida se satura con hidróxido de sodio. El ferrato de potasio finalmente se precipita de esta disolución con una disolución concentrada de hidróxido de potasio. El compuesto se puede obtener con una pureza > 98% por reprecipitación a partir de una disolución concentrada de hidróxido de potasio:^[2]​^[3]​

${\displaystyle {\ce {2 NaOH + Cl2 -> NaCl + NaOCl + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {3 NaOCl + 2 Fe(NO3)3 * 9 H2O + 10 NaOH -> 2 Na2FeO4 + 6 NaNO3 + 3 NaCl + 23 H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {Na2FeO4 + 2 KOH -> K2FeO4 + 2 NaOH}}}$

Otros métodos usan peroxodisulfato de potasio en lugar de cloro como agente oxidante o prescinden del uso de agentes oxidantes químicos y usan electrólisis para esto.

Estructura química

La sal es isoestructural (o isomórfica) con el K₂MnO₄, K₂SO₄ y K₂CrO₄. El sólido consta de K⁺ y el anión tetraédrico FeO₄²⁻, con distancias Fe-O de 1,66 Å.^[4]​ También se conoce la sal de bario poco soluble, BaFeO₄. El ferrato de potasio cristaliza en una estructura cristalina ortorrómbica.

Propiedades

La principal dificultad con el uso de K₂FeO₄ es que a menudo es demasiado reactivo, como lo indica el hecho de que se descompone en contacto con el agua, especialmente en agua ácida:^[5]​

${\displaystyle {\ce {4 K2FeO4 + 4 H2O -> 3 O2 + 2 Fe2O3 + 8 KOH}}}$

A pH alto, las disoluciones acuosas son estables. Las disoluciones de color púrpura oscuro son similares en apariencia al permanganato de potasio (KMnO₄). Es un agente oxidante más fuerte que este último. Como sólido seco, K₂FeO₄ es estable.

Debido a que los productos secundarios de sus reacciones redox son óxidos de hierro similares a la herrumbre, el K₂FeO₄ se ha descrito como un "oxidante verde". Se ha empleado en el tratamiento de aguas residuales como oxidante de contaminantes orgánicos y como biocida. Convenientemente, el producto de reacción resultante es oxihidróxido de hierro (III), un excelente floculante. En síntesis orgánica, el K₂FeO₄ oxida alcoholes primarios.^[6]​ Por el contrario, los oxidantes relacionados, como el cromato, se consideran peligrosos para el medio ambiente.

Referencias

1. Número CAS
2. Georg Brauer: Kaliumferrat(VI). Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1954, Pág. 1124–1126
3. Schreyer, J. M.; Thompson, G. W.; Ockerman, L. T. "Potassium Ferrate(VI)" Inorganic Syntheses, 1953 volume IV, pages 164-168.
4. Hoppe, M. L.; Schlemper, E. O.; Murmann, R. K. "Structure of Dipotassium Ferrate(VI)" Acta Crystallographica 1982, volume B38, pp. 2237-2239. doi 10.1107/S0567740882008395.
5. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
6. Green, J. R. “Potassium Ferrate” Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis 2001, John Wiley. doi 10.1002/047084289X.rp212.