2. KHÁI NIỆM VÀ TIÊU CHUẨN CỦA GẠCH COTTO:
2.3.2.5 Hợp chất màu vô cơ [9]:
Màu của đa số các hợp chất vô cơ đƣợc quyết định bởi trạng thái oxi hóa của các ion trong hợp chất. Mỗi mức oxi hóa có thể ứng với một màu riêng và một tính chất riêng.
Các ion Mn2+ không có màu trong dung dịch nƣớc, mức oxi hóa Mn4+ tƣơng ứng với tinh thể MnO2 màu đen, trong khi đó Mn6+ trong thành phần MnO2-
có màu lục. Anion MnO4 -
với mức oxi hóa cao nhất của Mn là +7 có màu tím. Sở dĩ có sự khác nhau về màu sắc nhƣ vậy là do sự biến đổi tính chất của ion Mn. Mức oxi hóa càng cao, tác dụng phân cực của Mn càng lớn. Với ion Crôm cũng xảy ra hiện tƣợng tƣơng tự, từ Cr2+
đến Cr6+ là một dãy màu liên tục: lam, lục, vàng…
Sự biến đổi màu của hợp chất vô cơ theo mức oxi hóa cũng là thuộc tính của các nguyên tố phi kim. Chẳng hạn nhƣ những hợp chất Vanadi ở mức oxi hóa V1- có màu xám, V3+ có màu đen, V5+ có màu vàng cam.
Màu của các ion sắt đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi do tính không độc, bền hóa, sự đa dạng về màu sắc từ màu vàng, cam, đỏ, nâu đến
màu đen và giá thành thấp. Oxít sắt tự nhiên và tổng hợp bao gồm những hợp chất có cấu trúc tinh thể nhƣ sau:
Hợp chất Tên khoáng Cấu trúc Màu sắc
α-FeOOH Goethite Diasporre Thay đổi theo sự tăng kích thƣớc hạt từ vàng – xanh đến vàng – nâu
γ-FeOOH Lepidocrocite Boehmite Thay đổi theo chiều tăng kích thƣớc hạt từ vàng đến cam
α-FeOOH Hematie Corund Thay đổi theo chiều tăng kích thƣớc hạt từ đỏ đến tím đậm
γ-Fe2O3 Maghemite Spinel Màu nâu Fe3O4 Maghemite Spinel Màu đen
a. Fe2O3 (sắt oxit)
<1> Tính chất lý hóa của Fe2O3:
Bột Fe2O3 có màu nâu đỏ vô định hình, có màu sắc óng ánh hay mờ, trọng lƣợng riêng 5,04 – 5,27. Fe2O3 không tan trong nƣớc (hyđroxit có thể tạo keo), có tính lƣỡng tính nhƣng tính bazơ trội hơn.
M = 159,70; d = 5,04 – 5,27 <3>Các hợp chất khác của sắt:
Hợp chất Fe (+2):
Trạng thái oxy hóa +2 gặp trong nhiều hợp chất đơn giản.
FeO có màu đen, Fe(OH)2 màu trắng đều không tan trong nƣớc và kiềm, nhƣng dễ tan trong axit. Các muối của Fe2+
với axit mạnh hầu hết dễ tan trong nƣớc, nhƣng với các axit yếu đều khó tan, nhất là các muối cacbonat, photphat…các muối hyđrat của Fe2+
có màu xanh.
Các hợp chất Fe (+2) có tính khử, chúng dễ bị oxi không khí, các chất có tính oxi hóa mạnh nhƣ HNO3, Cl2,…oxi hóa chuyển thành Fe(+3).
Các hợp chất Fe (+2) có tính bazơ trội hơn nên phức cation bền hơn, đặc trƣng hơn phức anion. Chẳng hạn phức cation aquơ {Fe(H2O)6}2+ là phức đặc trƣng bền, dễ tạo thành của Fe(+2): khi hòa tan các hợp chất Fe(+2) trong nƣớc hay trong axit loãng sẽ thu đƣợc dung dịch chứa ion phức {Fe(H2O)6}2+ màu xanh nhạt.
Hợp chất Fe(+3):
Trạng thái oxy hóa (+3) của Fe thể hiện trong nhiều hợp chất đơn giản. Các oxit Fe2O3 (đỏ nâu), Fe(OH)3 (nâu đỏ) đều không tan trong nƣớc, có tính lƣỡng tính, nhƣng tính bazơ trội hơn. Vì vậy chúng dễ tan trong axit cho phức cation aquơ {Fe(H2O)6}3+ (không màu), và từ dung dịch nƣớc kết tinh dƣới dạng tinh thể hyđrat, nhƣng khó tan trong kiềm. trong phức chất.
Các muối Fe(+3) hoàn toàn bền trong không khí. Tuy nhiên khi gặp những chất có tính khử chúng thể hiện là những chất oxi hóa: khả năng oxi hóa mạnh khi nồng độ ion H+
càng cao. Vì vậy những chất khử mạnh nhƣ H2S, SO2, KI…dễ dàng khử các muối Fe3+
thành muối Fe2+, ví dụ: 2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2KCl + I2
Trong các muối Fe3+
thì FeCl3.6H2O là muối quan trọng nhất, nó đƣợc dùng làm thuốc cầm màu khi nhuộm, thuốc cầm máu trong y học, chất oxi hóa nhẹ trong kỹ thuật khắc đồng.
Hợp chất Fe(+6):
Ngƣời ta điều chế đƣợc hợp chất Fe (6+) dƣới dạng muối ferat FeO4-2
theo phản ứng.
Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO3 + 2H2O
Muối ferat ở dạng tinh thể có màu đỏ, có cấu trúc, tính tan giống CrO42-, SO42-. Dung dịch muối ferat có màu đỏ sẫm và không bền, bị phân huỷ dần.
b. MnO2 (mangan IV oxit)
<1> Tính chất lý hóa của MnO2:
Bột MnO2 màu đen sắc nâu, tinh thể hay vô định hình, phân huỷ khi đun nóng. Không phản ứng với nƣớc. kết tủa MnO2 từ dung dịch. Tan trong axit
đặc. Thể hiện tính oxi hoá – khử. Là hợp chất phổ biến nhất của mangan trong thiên nhiên (khoáng vật pirolusit). MnO2 có thể cho màu tím trong men kiềm cao (KNaO) và alumina thấp, có mặt ôxít côban càng tốt (nên dùng loại frit có thành phần này).
M = 86,94; d = 5,026
MnO2.nH2O = MnO2 + nH2O (200 – 2500C) 4MnO2 = 2Mn2O3 + O2 (530 – 5830C) <2> Phƣơng pháp điều chế MnO2:
Đun Mn(NO3)2.6H2O trong chén sứ đến 1600. Thu đƣợc một khối bột màu đen. Khi đã nguội, thấm HNO3 vào sản phẩm tạo ra thể cháo lỏng và lại đun đến 1600. Sau khi nguội, lọc, hút khối chất rắn trên phễu đáy thủy tinh xốp, rửa hai lần với HNO3 và lại đun lần nữa với HNO3.
Đun, lọc, hút, rửa từ ba bốn lần với HNO3 thì thu đƣợc MnO2. <3> Các hợp chất khác của Mangan:
Hợp chất Mn (+2): Các muối Mn2+
đa số dễ tan trong nƣớc tạo phức canion aquơ màu hồng {Mn(H2O)6}+2 và các tinh thể hyđrat khi kết tinh từ dung dịch nƣớc cũng có màu sắc.
Các hợp chất đơn giản Mn (+2) có tính bazơ trội hơn tính axit. Ví dụ, MnO màu lục xám thu đựơc khi dùng H2 khử MnO2 hoặc nhiệt phân muối Mn2+. Các hợp chất Mn (2+) thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hóa. Ví dụ trong môi trƣờng kiềm Mn(OH)2 dễ bị oxi không khí oxi hoá thành Mn(OH)4
màu nâu:
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4
Hợp chất Mn (+4):
Đối với hợp chất Mn (+4) thì oxit, hyđroxit bền, còn các muối lại kém bền. Chẳng hạn nhƣ Mn(OH)4 ( màu nâu sẫm), MnO2 (màu nâu đen) là những chất rất bền, không tan trong nƣớc và trong nhiều axit khi không đốt nóng.
Các muối Mn4+
kém bền nên khi cho oxit hoặc hyđroxit Mn (+4) tác dụng với axit thƣờng thu đƣợc muối Mn2+. Do tính không bền của các muối Mn4+ mà các hợp chất Mn (+4) có tính oxi hóa mạnh, ví dụ nó oxi hóa đƣợc HCl tạo thành Cl2. MnO2 đƣợc dùng làm chất oxi hóa mạnh, rẻ tiền trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên khi tác dụng với các chất oxi hóa mạnh hơn thì chúng lại thể hiện tính khử .
2MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
Hợp chất Mn (6+): Các muối manganat MnO4
2-
thƣờng có màu lục sẫm. Muối MnO4 2-
không bền, dễ bị phân hủy trong dung dịch nƣớc. 3K2MnO4 +2H2O = 2KMnO4 + MnO2 +CO2
Do kém bền nên MnO42- có tính oxi hóa mạnh, dễ bị khử thành MnO2 trong môi trƣờng kiềm và thành muối Mn2+
trong môi trƣờng axit. Tuy nhiên khi gặp chất oxi hóa mạnh MnO4
2-
bị oxi hóa đến MnO4 -
: 2K2MnO4 +Cl2 = KMnO4 + 2KCl
Hợp chất Mn (+7):
Mn2O7 là chất lỏng nhờn màu lục sẫm, không bền dễ bị phân hủy nổ cho MnO2 và O2:
2KMnO4 +H2SO4 = Mn2O7 + K2SO4 + H2O Các muối MnO4-
là những hợp chất bền, bị phân hủy khi đun nóng ở 2000C.
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
KMnO4 dạng tinh thể có màu tím sẫm, ít tan trong nƣớc, bị phân hủy tự khử – tự oxi hóa khi đốt nóng.