Занимательная химия для детей и взрослых

Отечественные химики, изучавшие эту реакцию, тоже не пришли к единому мнению. В 1954 г. сотрудник Томского государственного университета В. В. Болдырев изучал скорость разложения FeC₂O₄ в разных условиях. При температуре 270 °С за минуту разлагается примерно половина вещества, независимо от того, что´ нагревать – дигидрат FeC₂O₄· 2H₂O или предварительно обезвоженную в вакууме при 200 °С соль. Состав продуктов разложения не приведен. В том же году Я. А. Угай из Воронежского государственного университета (он известен студентам многих вузов как автор учебника по общей химии) провел термографическое исследование разложения оксалатов двухвалентных металлов (Fe, Ni, Co, Mn, Cu, Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Mg, Ca, Sr, Ba), а также самой щавелевой кислоты. В ходе реакции он не только измерял температуру образца, но и контролировал тепловые потоки термографическим методом. Это позволило Угаю определить температуру, при которой начинается тот или иной процесс, а также измерить его тепловой эффект. Изученные оксалаты по отношению к нагреванию разделились на две группы: CuC₂O₄ и HgC₂O₄ разлагались с выделением теплоты, остальные – с ее поглощением. Вот какие результаты получились для некоторых оксалатов:

Остальные оксалаты в случае менее активных металлов образовали при разложении смесь металла и его оксида (Cu + CuO, Cd + CdO, Hg + HgO), оксалаты более активных металлов – только оксид (ZnO, SnO₂, PbO), наконец, из оксалатов самых активных металлов получились карбонаты (MgO, CaCO₃, SrCO₃, BaCO₃). Кстати, по данным других авторов, FeC₂O₄· 2H₂O, выпадающий в осадок из водных растворов, при нагревании до 100 °С не теряет воду, а при 160–165 °С отщепляет ее очень медленно (со скоростью 1 % в течение 3 дней!). Интересно, что безводную соль можно получить также нагреванием кристаллогидрата до 176–195 °С под слоем… керосина. Я. А. Угай довольно подробно описывает термограммы, но не указывает, каким методом определялись продукты реакции.

В этом отношении более обстоятельна опубликованная в 1957 г. работа В. П. Корниенко из Харьковского государственного университета. Во-первых, он анализировал газообразные продукты разложения оксалата на содержание СО и СО₂, во-вторых, в твёрдых продуктах после их взвешивания определялось (с помощью рентгенографического анализа) соотношение металла и его оксида. Разложению подвергались высушенные кристаллогидраты, так как обезвоживание некоторых оксалатов сопровождается их частичным разложением. Одновременно определялся тепловой эффект реакции. Вот какие получились результаты (напомним, что если образуется только металл, то на 1 моль оксалата выделится 2 моля СО₂, а если только оксид, то получится 1 моль СО и 1 моль СО₂):

Автор, анализируя свои и литературные данные, считает, что все реакции идут однотипно: сначала образуется оксид металла, который затем частично или полностью восстанавливается.

Подведём итоги. В результате всех исследований, вероятно, можно считать доказанным, что если продукт разложения FeC₂O₄· 2 H₂O изолирован от кислорода воздуха (а выделяющиеся оксиды углерода и пары воды как раз этому способствуют), то образуется FeO. К такому выводу пришли и другие авторы, измерявшие соотношение выделяющихся в реакции газов. Так, группа химиков из университета Родса (Южная Африка), изучив в 1993 г. разложение смешанных оксалатов Fe, Cu, Co и Ni, в атмосфере азота, обнаружила выделение смеси СО и СО₂.

А чем вообще может быть интересна эта реакция, помимо красивого демонстрационного эксперимента? Оказывается, у нее могут быть и практические применения. В 1990 г. во Франции и Германии были взяты патенты на способ получения ферритовых частиц MFe₁₂O₁₉ (M = Ba, Ca, Sr, Pb) исходя из оксалата железа.

В 1995 г. японские физики использовали реакцию разложение оксалата железа для синтеза титаната железа-магния, обладающего антиферромагнитными свойствами. В 1998 г. Н. Ф. Кущевская из Института проблем материаловедения Национальной академии наук Украины изучила разложение смешанного оксалата меди и железа. При его термическом разложении в атмосфере водорода она получила высокодисперсные порошки железо-медь с размером частиц 0,1–0,3 мкм, которые могут найти практическое применение для получения композиционных материалов. Кроме того, оказалось, что полученный из оксалата железа высокодисперсный порошок металла задерживает рост и размножение некоторых бактерий, например золотистого стафилококка. А группа учёных из Института химической физики РАН в 2001 г. использовала разложение оксалата железа в качестве эффективного метода синтеза железооксидных наноматериалов. Оказалось, что формирование нанокластеров оксида железа сходно с процессом образования зародышей в растворе или расплаве, занимающих ограниченный объем. Такие кластеры позволяют создавать материалы с новыми магнитными и каталитическими свойствами.

Примеры можно продолжить. Так что ученые исследуют механизм и продукты разложения этого интересного соединения не ради праздного интереса…