Synthese von Eisen(II)-oxalat

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Natriumbromid
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Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Die Synthese von Eisen(II)-oxalat

Eisen(II)-oxalat ist ein Salz und zersetzt sich ab 190°C. Es wird seit 1879 in der Analogfotografie als Entwickler verwendet, außerdem auch für optische Gläser. Aus dem Eisen(II)-oxalat kann man pyrophores Eisen herstellen.


Geräte:

Magnetheizrührer (optional), Rührfische, Diverse Bechergläser, Trichter, Filterpapier, Waage, Spatellöffel

Chemikalien:

- Eisen(II)-sulfat Warnhinweis: attn
- Oxalsäure Warnhinweis: attnWarnhinweis: c
- Wasser
- Eisen(II)-oxalat Warnhinweis: attn
- Schwefelsäure Warnhinweis: c


Sicherheitshinweise:

Bei der Reaktion entsteht Schwefelsäure. Es sollte unbedingt mit Handschuhen und Schutzbrille, sowie Kittel gearbeitet werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass die Schwefelsäure beim verdünnen spritzen könnte.


Durchführung:

Zuerst werden 9,66 (0,0347 mol) Eisen(II)-sulfat Heptahydrat in einem Becherglas abgewogen und 17,4 mL Wasser hinzugegeben, damit sich dieses löst. Als nächstes werden 4,38 g (0,0347 mol) Oxalsäure abgewogen und 58,4 mL Wasser hinzugegeben, damit sich diese ebenso im Wasser löst. Beim Lösen kann mit dem Magnetheizrührer nachgeholfen werden.
Anschließend wird unter Rühren die Oxalsäure Lösung zu der Eisen(II)-sulfat Lösung gegeben. Das Eisen(II)-oxalat fällt sofort aus. Dann wird noch 10 Minuten nachgerührt.
Das ausgefallene Eisen(II)-oxalat wird abfiltriert. Anschließend wird mit Wasser nachgewaschen und ein pH-Papier unter den Trichter gehalten, bis der pH-Wert neutral ist. Wenn der pH-Wert neutral ist, ist keine Schwefelsäure mehr im Produkt. Danach wird das Produkt getrocknet und abgefüllt oder entsorgt.

Ausbeute: 4,12 g (69,5% d. Th.)


Entsorgung:

Die Schwefelsäure kommt nach dem neutralisieren mit Natriumcarbonat in den Behälter für Schwermetallabfälle.
Sollte das entstandene Eisen(II)-oxalat nicht verwendet werden, gehört dies ebenso in den Behälter für Schwermetallabfälle.


Erklärung:

FeSO4 + H2C2O4 --> FeC2O4 + H2SO4
Eisen(II)-sulfat reagiert mit der Oxalsäure zu Eisen(II)-oxalat und Schwefelsäure.


Bilder:

20210224_191231.jpg
Lösen von Eisen(II)-sulfat in Wasser.
20210224_192135.jpg
Lösen von Oxalsäure in Wasser.
20210224_192532.jpg
Nach Zugabe von der Oxalsäure Lösung zur Eisen(II)-sulfat Lösung.
20210224_205541.jpg
Trocknen vom Eisen(II)-oxalat.
20210225_225151.jpg
Das fertige Produkt.

Literatur/Quellenangabe:
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisen(II)-oxalat
https://www.chem-page.de/synthesen/eise ... ydrat.html
,,Ich beschäftige mich nicht mit dem, was getan worden ist. Mich interessiert, was getan werden muss." (Marie Curie)
Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Fotos werden noch gedreht!
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Glaskocher
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Glaskocher »

Das ist ein schönes kleines Experiment. Es läßt sich mit recht einfachen Mitteln durchführen und das Produkt läßt sich zu einem beliebten Show-Experiment (Feuerregen) nutzen. Einen älteren Artikel dazu habe ich dort gefunden.

Mich verblüfft etwas, daß Du gleich aus zwei Gründen eine verminderte Ausbeute in Kauf nimmst: Zuerst ist die Oxalsäure unterstöchiometrisch (ca. 80%) im Verhältnis zum Eisen(II)-sulfat eingesetzt, was die Ausbeute auf diese Menge an Oxalsäure limitiert. Zusätzlich wird hier das Salz einer schwachen Säure gefällt, während eine starke Säure (Schwefelsäure) frei wird. Die stärkere Säure verschiebt das Gleichgewicht im Massenwirkungsgesetz allerdings in Richtung der Edukte.

Man bekommt bestimmt bessere Ausbeuten, wenn man zunächst mit stöchiometrischen Mengen an Edukten (gleiche Stoffmengen) arbeitet und zusätzlich die entehende Schwefelsäure zu Sulfat neutralisiert. Diese Neutralisation kann entweder in den Edukten "eingebaut" sein, indem man ein lösliches Salz der Oxalsäure verwendet. Alternativ kann man die Oxalsäure auch in der vorbereiteten Lösung, z.B. mit Natriumhydrogencarbonat oder Ammoniak, weitgehend (zu 90-95%) neutralisieren.

Zusätzlich kann ein geringer Zusatz (~1% der gesättigten Lösung) an Oxalsäure zu den ersten Waschwässern hilfreich sein, um die Löslichkeit des Produktes weiter zu senken. Dieses Vorgehen (gleichioniger Zusatz) wird in der Gravimetrie häufig genutzt, um möglichst wenig der Fällung zu verlieren.


Jetzt bin ichmal gespannt, wie deine Ausbeute ausfällt.


Nebenbei: Ich bin mal in der Wikipedia dem Hinweis zu den optischen Gläsern gefolgt und bin im digitalen Nirvana gelandet. Das ist, bei meinem Interesse für Gläser, sehr schade. Bin mal gespannt, ob ich noch eine Antwort von SCHOTT bekomme, ob das Dokument noch irgendwo verfügbar ist.



PS: Achte aber beim Drehen der Bilder darauf, daß keine Lösungen auslaufen können :mrgreen:
Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Danke für den Kommentar. Ich hab es mir gedacht das irgendwas nicht stimmt mit den Mengen des Produkts.

Danke!
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Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Hat sich geklärt, habe mich beim Produkt vertan, habe das wasserfreie Produkt genommen, benötige aber das Dihydrat. ;)
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Glaskocher
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Glaskocher »

Nach Edit 27 Feb 2021 18:27
Durchführung:
Zuerst werden 9,66 (0,0347 mol) Eisen(II)-sulfat in einem Becherglas abgewogen und 17,37 mL Wasser hinzugegeben, damit sich dieses löst.
Als nächstes werden 4,38 g (0,0347 mol) Oxalsäure abgewogen und 58,38 mL Wasser hinzugegeben, damit sich diese ebenso im Wasser löst.
Deine Berechnung mit dem wasserfreien Eisensulfat muß ich erst mal nachvollziehen:
Eisensulfat (wasserfrei) 151,91 g/mol × 0,0347 mol = 5,271277 g
Eisensulfat (Heptahydrat) 278 g/mol × 0,0347 mol = 9,6466 g
Oxalsäure (wasserfrei) 90,04 g/mol × 0,0347 mol =3,124388 g
Oxalsäure (Dihydrat) 126,07 g/mol × 0,0347 mol = 4,374629 g

Eisensulfat (wasserfrei) 151,91 g/mol × 0,060 mol = 9,1146 g
Eisensulfat (Heptahydrat) 278 g/mol × 0,060 mol = 16,68 g
Oxalsäure (wasserfrei) 90,04 g/mol × 0,048 mol = 4,32192 g
Oxalsäure (Dihydrat) 126,07 g/mol × 0,048 mol = 6,05136 g
(Zahlen der Einfachheit ungerundet)

Wie kamst Du denn auf die Stoffmengen von (vor den Editieren) 0,060 mol Eisen(II)sulfat und 0,048 mol Oxalsäure? Man sollte gerade bei der Berechnung der Einwaagen und Stoffmengen sehr konzentriert arbeiten. Auch solltest Du die korrekten Bezeichnungen der verwendeten Substanzen hinschreiben, da laut meinen Berechnungen in beiden Fällen die Hydrate verwendet wurden. Damit kann man sich im einfachsten Fall (hier) komplizierte Fragen einhandeln, die Ausbeute vermindern oder auch mal komplett verlieren. Im schlimmsten Fall kann der Ansatz auch zu völlig unerwarteten und eventuell gefährlichen Reaktionen kommen.
Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Sehr gute Frage, ich habe keine Ahnung. Ich scheine mich da gestern Abend einfach zu sehr verrechnet zu haben, war vielleicht zu müde oder so.

Ich hab mich auch gefragt wie ich auf diese Mengen kommen konnte.
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mgritsch
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von mgritsch »

Ehrlich gesagt habe ich mitunter gewisse Zweifel ob du weißt was du da eigentlich warum machst und wie man was überhaupt berechnet und ob man deine mehrfach korrigierten Angaben überhaupt glauben kann. Was sollen auch Angaben wie „17,37 ml Wasser“? Hat diese Menge irgend einen Zweck? Wie überhaupt abgemessen? Wozu die 2 Nachkomastellen?

Ich würde vorschlagen dass du deine Versuchsbeschreibungen vielleicht besser im Unterforum „Spielwiese“ verfasst, denn als Versuchsanleitung für andere sind sie mir ehrlich gesagt zu „wackelig“ und voll Fragen und Lücken...
Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Naja, das stimmt. Stöchiometrisch berechnet und von einem erfahrenen Chemiker drüber schauen lassen...
Stimmt laut ihm.
Schade des es nicht gepostet wird, ich habe mich vorhin verrechnet und bin dann auf das passende Ergebnis gekommen.
Das Wasser ist stöchiometrisch runtergerechnet von einer Vorschrift, die ich benutzt habe.
Ausbeute waren 67%, von der maximalen Ausbeute 6,242183 g habe ich 4,2 g Eisen(II)-oxalat Dihydrat gewonnen.
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Glaskocher »

Die Stoffmengen stimmen ja überein, aber sie stehen neben den falschen Substanznamen, wie ich in meiner vorigen Antwort angemerkt habe. Somit besteht immer noch Korrekturbedarf in der Substanzliste (bitte exakt auf den Gebinden nachlesen) und im Rezepturtext. Derzeit geht der Leser immer noch von den wasserfreien Substanzen aus, rechnet nach und wundert sich, warum er das Ergebnis nicht reproduzieren kann.

Theoretisch kann man 6,242183 g hinschreiben. Praktisch sinnvoll sind aber nur 6,24 g als Angabe, wenn man diese Wiegegenauigkeit "kann". Eine vierte Stelle würde ich auch noch tolerieren, mehr ist kaum sinnvoll.
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lemmi
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von lemmi »

Ich habe irgendwann mal Eisenoxalat dargestellt, indem ich Eisensulfatlösung mit Kleesalz gefällt habe. Dabei kann scheinbar aber Kalium mit ins Präparat kommen - ohne jetzt genau zu wissen wo, habe ich mal gelesen, dass man dabei Kalium-Eisen-Oxalat erhält. Da Oxalat zur Komplexbildung fähig ist, ist das durchaus vorstellbar - und wenn man Natriumoxalat nimmt kann das genauso passieren. Insofern ist die Darstellung direkt aus Oxalsäure vielleicht doch nicht so uninteressant, wenn auch die Asubeute schlecht ist. Man müsste das Produkt aber komplett säurefrei waschen, am besten mit Ethanol.

Der Versuch mit dem Funkenregen aus pyrophorem Eisen hat mit meinem Präparat aber auch funktioniert. :D
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Natriumbromid
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von Natriumbromid »

Hört sich trotzdem gut an.
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mgritsch
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von mgritsch »

edit: korrekturgelesen, kleinere Anpassungen & verschoben.
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mgritsch
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von mgritsch »

Aus aktuellem Anlass weil ich selbst gerade welches brauchte: aus Mohr‘schem Salz und Oxalsäure in stöchiometrischem Verhältnis habe ich das Produkt in 90% Ausbeute erhalten, weitere ca 8% als Nachfällung wenn man das Filtrat mit konz. Ammoniak neutralisiert. Gesamt somit 98%, nicht 70%.

Entscheidend ist vermutlich dass man der Fällung genug Zeit gibt auszukristallisieren (bzw auszukühlen). Beim Zusammengeben der Lösunge kann man schön beobachten wie die Lösung erst gelb wird und sich langsam trübt, es kommt nicht zu einer sofortigen Ausfällung. Ein paar Stunden an einem kühlen Ort und das Produkt setzt sich schön ab, der Großteil der Lösung kann bequem abdekantiert werden.
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Re: Synthese von Eisen(II)-oxalat

Beitrag von aliquis »

Jep, die Reaktion läuft zwar zeitverzögert, letztlich aber sauber und nahezu quantitativ* ab, sofern man Ammoniumoxalat oder Kleesalz statt Oxalsäure verwendet, der Fällung genügend Zeit gibt (Kühlung nicht zwingend erforderlich) und dafür sorgt, dass fast kein Fe3+ vorliegt (durch vorherige Reduktion der Eisensalzlösung mit Eisenpulver, Verwendung von frischem Mohr'schen Salz oder längerem Stehenlassen der Mischung bei Tageslicht). Und man braucht hinterher noch nicht einmal zu filtrieren, dekantieren klappt wirklich gut. Immer wieder eine tolle Umsetzung mit einfachen Mitteln und OTC-Chemikalien, schöner Farbton beim Produkt (woher kommt eigentlich der Quatsch, dass gelbe Chemie immer schlecht sein soll? :out:), das auch beständig und gut lagerfähig ist, so dass es für die schnelle Erzeugung pyrophoren Eisens immer zur Verfügung steht - übrigens auch ein Experiment, das sich gut in die möglichen Versuche als harmloser und stiller Feuerwerksersatz zu Silvester einreiht...

* einfach am Folgetag den Überstand mit einer Lösung von gelbem Blutlaugensalz auf verbliebene Eisenionen testen
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