El ferrato de potasio es un compuesto inorgánico con la fórmula K2FeO4 . Es la sal de potasio del ácido férrico . El ferrato de potasio es un potente agente oxidante con aplicaciones en química verde, síntesis orgánica y tecnología de cátodos.
Generalmente, hay tres formas de producir hierro hexavalente: oxidación seca, oxidación húmeda y síntesis electroquímica. [2] Los métodos utilizados para producir ferrato de potasio son similares a los utilizados para producir ferrato de sodio y ferrato de bario .
El método de oxidación en seco implica calentar o fundir óxidos de hierro en un entorno alcalino y oxigenado. La combinación de altas temperaturas (200 °C - 800 °C) y oxígeno presenta un riesgo de explosión que ha llevado a muchos investigadores a creer que este método de producción no es adecuado desde el punto de vista de la seguridad, aunque se han hecho muchos intentos para superar este problema. [2] [3]
En el método de oxidación húmeda, el K2FeO4 se prepara oxidando una solución alcalina de una sal de hierro ( III). Generalmente, este método emplea sales ferrosas (Fe II ) o férricas (Fe III ) como fuente de iones de hierro, calcio, hipoclorito de sodio (Ca(ClO) 2 , NaClO ), tiosulfato de sodio ( Na2S2O3 ) o cloro (Cl2 ) como agentes oxidantes y, finalmente, hidróxido de sodio, carbonato de sodio (NaOH, NaCO3 ) o hidróxido de potasio ( KOH) para aumentar el pH de la solución. [4] [5] [6] Por ejemplo:
3ClO − + 3 Fe(OH) 3 (H 2 O) 3 + 4 K + + 4 OH − → 3 Cl − + 2 K 2 FeO 4 + 11 H 2 O
Los métodos electroquímicos utilizados para sintetizar ferrato de potasio generalmente consisten en un ánodo de hierro que electroliza una solución de KOH. [3]
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El ferrato de potasio es un sólido cristalino de color púrpura oscuro que se disuelve en agua para formar una solución de color púrpura rojizo. La sal es paramagnética y es isoestructural con K 2 MnO 4 , K 2 SO 4 y K 2 CrO 4 . El sólido está compuesto de K + y el tetraédrico FeO2−4anión, con distancias Fe-O de 1,66 Å. [7] El ferrato de potasio se descompone rápidamente en agua neutra y ácida, por ejemplo: [8]
En solución alcalina y como sólido seco, el K2FeO4 es estable . En condiciones ácidas, el potencial de oxidación-reducción de los iones ferrato(VI) (2,2 V) es mayor que el del ozono (2,0 V). [ 9]
Al igual que el ferrato de sodio , el K2FeO4 generalmente no genera subproductos tóxicos para el medio ambiente y puede utilizarse en procesos de tratamiento de agua. [ 2] Puede actuar como:
Además, el ferrato de potasio se puede utilizar como un tapón de sangrado para heridas recientes. [10] [11] En la síntesis orgánica , K 2 FeO 4 oxida alcoholes primarios . [12] K 2 FeO 4 también ha atraído la atención como un material de cátodo potencial en una " batería de hierro súper ". [13]
Se han propuesto formas estabilizadas de ferrato de potasio para la eliminación de elementos transuránicos , tanto disueltos como suspendidos, de soluciones acuosas . [14] Se propusieron cantidades de toneladas para ayudar a remediar los efectos del desastre de Chernóbil en Bielorrusia [ cita requerida ] . Esta nueva técnica se aplicó con éxito para la eliminación de una amplia gama de metales pesados. El trabajo sobre el uso de la precipitación de elementos transuránicos y metales pesados con ferrato de potasio se llevó a cabo en los laboratorios de IC Technologies Inc. en asociación con ADC Laboratories, entre 1987 y 1992. La eliminación de los elementos transuránicos se demostró en muestras de varios sitios nucleares del Departamento de Energía en los EE. UU. [ cita requerida ]
Debido a que los productos secundarios de sus reacciones redox son óxidos de hierro similares al óxido, el K 2 FeO 4 se ha descrito como un oxidante " ecológico " . Por el contrario, los oxidantes relacionados, como los cromatos, se consideran peligrosos para el medio ambiente. [15]
En 1702, Georg Ernst Stahl (1660 – 1734) observó que el producto de ignición del nitrato de potasio (salitre) y el polvo de hierro mostraba un color rojo púrpura en una solución acuosa, que finalmente se atribuyó al ferrato de potasio hexavalente. Eckenberg y Becquerel en 1834 informaron que aparecía un color rojo púrpura durante el calentamiento de una mezcla de hidróxido de potasio y mineral de hierro. En 1840, Edmond Frémy (1814 – 1894) descubrió que la fusión del hidróxido de potasio y el óxido de hierro (III) en el aire producía un compuesto de hierro de alta capacidad que era soluble en agua: [3]