ఐరన్ (Fe) రసాయనశాస్త్రం - అభ్యాస ప్రశ్నలు

బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)

ప్రశ్న 1

ఐరన్ అయాన్‌ల గురించి కింది ప్రకటనలలో ఏది తప్పు? (A) Fe3+ (aq) d5 ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను కలిగి ఉంటుంది. (B) Fe2+ (aq) క్షయకరణిగా పనిచేస్తుంది. (C) Fe3+ (aq) సాధారణంగా Fe2+ (aq) కంటే ఆమ్ల ద్రావణంలో మరింత స్థిరంగా ఉంటుంది, దాని సగం నిండిన d-ఆర్బిటాల్ కాన్ఫిగరేషన్ కారణంగా. (D) Fe3+ (aq) బలమైన ఆక్సీకరణ కారకాల సమక్షంలో సులభంగా Fe2+ (aq) గా క్షయకరణం చెందుతుంది.

పరిష్కారం: సరైన సమాధానం (D).

వివరణ:

• (A) Fe ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ [Ar] 3d6 4s2. Fe3+ మూడు ఎలక్ట్రాన్‌లను (4s నుండి రెండు మరియు 3d నుండి ఒకటి) కోల్పోతుంది, దీని ఫలితంగా [Ar] 3d5 ఏర్పడుతుంది. ఇది సరైనది.
• (B) Fe2+ (d6) సులభంగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయి మరింత స్థిరమైన Fe3+ (d5) కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. కాబట్టి, Fe2+ క్షయకరణిగా పనిచేస్తుంది. ఇది సరైనది.
• (C) Fe3+ యొక్క d5 కాన్ఫిగరేషన్ సగం నిండిన d-ఆర్బిటాల్‌ను సూచిస్తుంది, ఇది అదనపు స్థిరత్వాన్ని ఇస్తుంది. అందువల్ల, Fe3+ సాధారణంగా ఆమ్ల ద్రావణాలలో Fe2+ కంటే మరింత స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది సరైనది.
• (D) Fe3+ స్వయంగా ఆక్సీకరణి (అది క్షయకరణం చెందుతుంది). అందువల్ల, ఇది క్షయకరణ కారకాల సమక్షంలో Fe2+ గా క్షయకరణం చెందుతుంది, ఆక్సీకరణ కారకాల సమక్షంలో కాదు. బలమైన ఆక్సీకరణ కారకాలు ఐరన్‌ను దాని అధిక ఆక్సీకరణ స్థితిలో (Fe3+) ఉంచడానికి లేదా Fe2+ ను Fe3+ కు ఆక్సీకరణం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. ఈ ప్రకటన తప్పు.

ప్రశ్న 2

ఐరన్ వెలికితీతలో, బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క ‘దహన జోన్’ (బాష్) లో కింది ప్రతిచర్యలలో ఏది ప్రధానంగా సంభవిస్తుంది? (A) CaCO3 \rightarrow CaO + CO2 (B) Fe2O3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO2 (C) C + O2 \rightarrow CO2 (D) CaO + SiO2 \rightarrow CaSiO3

పరిష్కారం: సరైన సమాధానం (C).

వివరణ: బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ విభిన్న ఉష్ణోగ్రత జోన్‌లతో పనిచేస్తుంది:

• (A) CaCO3 \rightarrow CaO + CO2: ఇది సున్నపురాయి యొక్క కాల్సీకరణ, ఇది పై, చల్లని జోన్‌లలో (సుమారు 800-900 °C) సంభవిస్తుంది.
• (B) Fe2O3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO2: ఇది కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ద్వారా ఐరన్ ఆక్సైడ్ యొక్క ప్రధాన క్షయకరణ ప్రతిచర్య, మధ్య మరియు దిగువ జోన్‌లలో (400-700 °C, మరియు 1200 °C వరకు) సంభవిస్తుంది.
• (C) C + O2 \rightarrow CO2: ఈ ప్రతిచర్య, వేడి గాలితో కోక్ దహనం, అత్యంత ఉష్ణమోచక మరియు ఫర్నేస్ ఆపరేషన్‌కు అవసరమైన అధిక ఉష్ణోగ్రతలను అందిస్తుంది. ఇది ‘బాష్’ లేదా దహన జోన్‌లో (1500-1900 °C) సంభవిస్తుంది, ఇక్కడ వేడి గాలిని లోపలికి పంపే టూయర్‌ల పైన నేరుగా ఉంటుంది. ఉత్పత్తి చేయబడిన CO2 వేడి కోక్‌తో మరింత ప్రతిచర్య జరిపి CO ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ప్రాథమిక క్షయకరణిగా పనిచేస్తుంది.
• (D) CaO + SiO2 \rightarrow CaSiO3: ఇది స్లాగ్ ఏర్పడే ప్రతిచర్య, ఇక్కడ ఆమ్ల మలినాలు (SiO2 వంటివి) ప్రాథమిక ఫ్లక్స్ (CaO) తో ప్రతిచర్య జరిపి కరిగిన స్లాగ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఇది స్లాగ్ ఏర్పడే జోన్‌లో (సుమారు 1000-1200 °C) సంభవిస్తుంది.

ప్రశ్న 3

ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ (FeCl3) ద్రావణాన్ని పొటాషియం ఫెర్రోసైయనైడ్ [K4Fe(CN)6] తో చర్య జరిపినప్పుడు, ముదురు నీలం రంగు అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది. ఈ అవక్షేపం ఇలా పిలువబడుతుంది: (A) ప్రుస్సియన్ బ్లూ (B) టర్న్‌బుల్స్ బ్లూ (C) మోహర్ సాల్ట్ (D) బ్లూ విట్రియోల్

పరిష్కారం: సరైన సమాధానం (A).

వివరణ:

• (A) ఫెర్రిక్ లవణాలు (Fe3+) మరియు పొటాషియం ఫెర్రోసైయనైడ్ (K4[Fe(CN)6]) మధ్య ప్రతిచర్య ప్రుస్సియన్ బ్లూ అనే ముదురు నీలం అవక్షేపాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీని సాధారణ సూత్రం KFe[Fe(CN)6] లేదా Fe4[Fe(CN)6]3. 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] \rightarrow Fe4[Fe(CN)6]3(s) + 12KCl ఈ ప్రతిచర్య Fe3+ అయాన్‌ల పరీక్షకు ఉపయోగించబడుతుంది.
• (B) టర్న్‌బుల్స్ బ్లూ ఫెర్రస్ లవణాలు (Fe2+) పొటాషియం ఫెర్రిసైయనైడ్ (K3[Fe(CN)6]) తో చర్య జరపడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది. దీని ఖచ్చితమైన నిర్మాణం సంక్లిష్టమైనది, కానీ ఇది తరచుగా ప్రుస్సియన్ బ్లూ మాదిరిగానే పరిగణించబడుతుంది, కొన్నిసార్లు ఒకే విధంగా (Fe3[Fe(CN)6]2) కూడా.
• (C) మోహర్ సాల్ట్ అనేది అమ్మోనియం ఫెర్రస్ సల్ఫేట్ హెక్సాహైడ్రేట్, (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O, ఇది ఫెర్రస్ ఐరన్ యొక్క స్థిరమైన డబుల్ సాల్ట్.
• (D) బ్లూ విట్రియోల్ అనేది కాపర్(II) సల్ఫేట్ పెంటాహైడ్రేట్, CuSO4·5H2O యొక్క సాధారణ పేరు.

---

అసర్షన్-రీజన్ ప్రశ్నలు

సూచనలు: కింది ప్రశ్నలలో, అసర్షన్ (A) ప్రకటన తర్వాత రీజన్ (R) ప్రకటన ఉంటుంది. సరైన ఎంపికను ఇలా గుర్తించండి: (A) A మరియు R రెండూ నిజమైతే మరియు R అనేది A కి సరైన వివరణ అయితే. (B) A మరియు R రెండూ నిజమైతే కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాకపోతే. (C) A నిజమైతే కానీ R తప్పు అయితే. (D) A తప్పు అయితే కానీ R నిజమైతే. (E) A మరియు R రెండూ తప్పు అయితే.

ప్రశ్న 1

అసర్షన్ (A): ఫెర్రస్ లవణాలు గాలికి బహిర్గతమైనప్పుడు సులభంగా ఫెర్రిక్ లవణాలుగా ఆక్సీకరణం చెందుతాయి. రీజన్ (R): ఫెర్రిక్ అయాన్‌లు (Fe3+) ఫెర్రస్ అయాన్‌ల (Fe2+) కంటే సగం నిండిన d5 ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ కారణంగా మరింత స్థిరంగా ఉంటాయి.

పరిష్కారం: సరైన సమాధానం (A).

వివరణ:

• అసర్షన్ (A) నిజం. ఫెర్రస్ లవణాలు (Fe2+ కలిగి ఉన్నవి) బలమైన క్షయకరణులు మరియు వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ ద్వారా ఫెర్రిక్ లవణాలుగా (Fe3+ కలిగి ఉన్నవి) సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతాయి, ముఖ్యంగా తేమ లేదా ద్రావణంలో ఉన్నప్పుడు. ఉదాహరణకు, FeSO4 యొక్క స్పష్టమైన ద్రావణం గాలిలో నిలబడినప్పుడు Fe2(SO4)3 లేదా Fe(OH)SO4 ఏర్పడటం వల్ల క్రమంగా పసుపు-గోధుమ రంగులోకి మారుతుంది.
• రీజన్ (R) నిజం. Fe2+ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ [Ar] 3d6, మరియు Fe3+ యొక్క [Ar] 3d5. d5 కాన్ఫిగరేషన్ సగం నిండిన d-ఉపకక్ష్య, ఇది సౌష్ఠవం మరియు ఎక్స్ఛేంజ్ శక్తి కారణంగా అదనపు స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ సహజ స్థిరత్వం Fe2+ ను Fe3+ కు ఆక్సీకరణం చేయడానికి దారితీస్తుంది.
• R అనేది A కి సరైన వివరణ. Fe3+ (d5) యొక్క అధిక స్థిరత్వం, Fe2+ (d6) ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయి Fe3+ కు ఆక్సీకరణం చెందడానికి ప్రాథమిక కారణం.

ప్రశ్న 2

అసర్షన్ (A): గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపినప్పుడు ఐరన్ పాసివ్ అవుతుంది. రీజన్ (R): గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం ఐరన్ ఉపరితలంపై రక్షిత, నాన్-పోరస్ ఐరన్ ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది.

పరిష్కారం: సరైన సమాధానం (A).

వివరణ:

• అసర్షన్ (A) నిజం. ఐరన్‌ను గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపినప్పుడు, అది పాసివ్ అవుతుంది, అంటే అది దాని లక్షణ రసాయన క్రియాశీలతను కోల్పోతుంది (ఉదాహరణకు, అది పలుచన ఆమ్లాలతో లేదా కాపర్ సల్ఫేట్ ద్రావణం నుండి కాపర్‌ను స్థానభ్రంశం చేయదు).
• రీజన్ (R) నిజం. గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం బలమైన ఆక్సీకరణి. ఇది ఐరన్ ఉపరితలాన్ని ఆక్సీకరణం చేసి సన్నని, అంటుకునే, నాన్-పోరస్ మరియు అభేద్యమైన ఐరన్ ఆక్సైడ్ పొరను (Fe3O4 లేదా Fe2O3 వంటివి) ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొర రక్షిత అవరోధంగా పనిచేస్తుంది, కింద ఉన్న లోహం ఆమ్లం లేదా ఇతర కారకాలతో మరింత చర్య జరపకుండా నిరోధిస్తుంది.
• R అనేది A కి సరైన వివరణ. ఈ రక్షిత ఆక్సైడ్ పొర ఏర్పడటమే ఐరన్ గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం పట్ల పాసివేషన్‌ను ప్రదర్శించడానికి ఖచ్చితమైన కారణం.

---

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1

ఐరన్ యొక్క డబుల్ సాల్ట్ యొక్క రసాయన సూత్రం మరియు పేరును ఇవ్వండి. వాల్యూమెట్రిక్ విశ్లేషణ కోసం ఫెర్రస్ సల్ఫేట్ కంటే దీనిని ఎందుకు ఇష్టపడతారు?

నమూనా సమాధానం:

• రసాయన సూత్రం: (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
• పేరు: అమ్మోనియం ఫెర్రస్ సల్ఫేట్ హెక్సాహైడ్రేట్, సాధారణంగా మోహర్ సాల్ట్ గా పిలువబడుతుంది.

ఇష్టపడటానికి కారణం: మోహర్ సాల్ట్‌ను సాధారణ ఫెర్రస్ సల్ఫేట్ (FeSO4·7H2O) కంటే వాల్యూమెట్రిక్ విశ్లేషణకు (ఉదాహరణకు, KMnO4 తో రెడాక్స్ టైట్రేషన్లలో) ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది, ప్రధానంగా ఆక్సీకరణకు వ్యతిరేకంగా దాని స్థిరత్వం కారణంగా.

1. ఆక్సీకరణ నిరోధకత: ఫెర్రస్ సల్ఫేట్ వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ ద్వారా ఫెర్రిక్ సల్ఫేట్ (Fe2(SO4)3) గా గాలికి బహిర్గతమైనప్పుడు సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, ముఖ్యంగా జల ద్రావణంలో. ఇది కాలక్రమేణా దాని గాఢతను మారుస్తుంది, ఖచ్చితమైన వాల్యూమెట్రిక్ కొలతలకు ఇది అనూహ్యమైనది.
2. మోహర్ సాల్ట్ స్థిరత్వం: మోహర్ సాల్ట్ స్థిరమైన డబుల్ సాల్ట్. మోహర్ సాల్ట్‌లో అమ్మోనియం అయాన్ (NH4+) ఉండటం Fe2+ అయాన్‌ను స్థిరీకరించడానికి సహాయపడుతుంది. జల ద్రావణంలో, అమ్మోనియం అయాన్ జలవిశ్లేషణ కారణంగా స్వల్ప ఆమ్లీకరణను కలిగిస్తుంది, స్థానికంగా ఆమ్ల వాతావరణాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఈ ఆమ్ల పరిస్థితి వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ ద్వారా Fe2+ ను Fe3+ కు ఆక్సీకరణం చెందడాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, తద్వారా దాని గాఢతను ఎక్కువ కాలం పాటు నిర్వహిస్తుంది.

ప్రశ్న 2

బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క విభిన్న ఉష్ణోగ్రత జోన్‌లలో ఐరన్ ఆక్సైడ్ ఖనిజం నుండి ఐరన్ వెలికితీత సమయంలో సంభవించే ప్రధాన రసాయన ప్రతిచర్యలను వివరించండి.

నమూనా సమాధానం: బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ అనేది కౌంటర్-కరెంట్ రియాక్టర్, ఇక్కడ విభిన్న ఉష్ణోగ్రత జోన్‌లలో నిర్దిష్ట రసాయన ప్రతిచర్యలు సంభవిస్తాయి:

1. దహన జోన్ (బాష్, 1500-1900 °C): దిగువన ఉన్న ఇది అత్యంత వేడి జోన్. టూయర్‌ల ద్వారా వేడి గాలిని లోపలికి పంపబడుతుంది, ఇది కోక్ (కార్బన్) తో చర్య జరిపి వేడిని మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

   • C(s) + O2(g) \rightarrow CO2(g) (అత్యంత ఉష్ణమోచక, ప్రాథమిక వేడిని అందిస్తుంది)
   • ఉత్పత్తి చేయబడిన CO2 అప్పుడు ప్రకాశవంతమైన కోక్‌తో చర్య జరిపి కార్బన్ మోనాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ప్రధాన క్షయకరణి: CO2(g) + C(s) \rightarrow 2CO(g) (ఉష్ణగ్రాహక)

2. స్లాగ్ ఏర్పడే జోన్ (మధ్య, 1000-1200 °C): ఈ జోన్‌లో, సున్నపురాయి (ఫ్లక్స్) విడిపోతుంది, మరియు ఫలితంగా ఏర్పడిన కాల్షియం ఆక్సైడ్ ఖనిజంలో ఉన్న సిలికా (ఇసుక) వంటి ఆమ్ల మలినాలతో చర్య జరుపుతుంది.

   • CaCO3(s) \rightarrow CaO(s) + CO2(g) (ఫ్లక్స్ కాల్సీకరణ)
   • CaO(s) + SiO2(s) \rightarrow CaSiO3(l) (స్లాగ్ ఏర్పడటం, ఇది కరిగిన ఐరన్ కంటే తేలికైనది మరియు పైన తేలుతుంది)

3. క్షయకరణ జోన్ (పై నుండి మధ్య వరకు, 400-900 °C): పై చల్లని ప్రాంతాలలో, ఐరన్ ఆక్సైడ్‌లు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ద్వారా క్రమంగా క్షయకరణం చెందుతాయి.

   • పై జోన్ (400-600 °C): అధిక ఆక్సైడ్‌ల పరోక్ష క్షయకరణం. 3Fe2O3(s) + CO(g) \rightarrow 2Fe3O4(s) + CO2(g)
   • మధ్య జోన్ (600-700 °C): మరింత క్షయకరణం. Fe3O4(s) + CO(g) \rightarrow 3FeO(s) + CO2(g) Fe3O4(s) + 4CO(g) \rightarrow 3Fe(s) + 4CO2(g) (అధిక ఉష్ణోగ్రతలలో)
   • దిగువ జోన్ (800-900 °C): ఫెర్రస్ ఆక్సైడ్ (FeO) ఐరన్‌గా క్షయకరణం చెందుతుంది. FeO(s) + CO(g) \rightarrow Fe(s) + CO2(g)
   • ప్రత్యక్ష క్షయకరణం (అధిక ఉష్ణోగ్రతలలో, >900 °C): కార్బన్ ద్వారా కొంత ప్రత్యక్ష క్షయకరణం కూడా సంభవిస్తుంది. FeO(s) + C(s) \rightarrow Fe(s) + CO(g)

పిగ్ ఐరన్ అని పిలువబడే కరిగిన ఐరన్ ఫర్నేస్ దిగువన పేరుకుపోతుంది, అయితే కరిగిన స్లాగ్ దాని పైన తేలుతుంది మరియు విడిగా తొలగించబడుతుంది.

---

ఉన్నత స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాల (HOTS) ప్రశ్న

ప్రశ్న 1

Fe2+ జల ద్రావణంలో బలమైన క్షయకరణిగా పనిచేస్తుంది, అయితే Fe3+ ఆక్సీకరణిగా పనిచేస్తుంది అని వివరించండి. ఈ అయాన్‌ల స్థిరత్వం pH తో ఎలా మారుతుందో చర్చించండి, ముఖ్యంగా ఆమ్ల మాధ్యమంలో Fe2+ స్థిరత్వాన్ని ప్రాథమిక మాధ్యమంతో పోల్చండి.

వివరణాత్మక రసాయన వివరణ:

1. Fe2+ మరియు Fe3+ యొక్క రెడాక్స్ ప్రవర్తన:

   • ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్: ఐరన్ (Fe) యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ [Ar] 3d6 4s2.
     • Fe2+ (ఫెర్రస్ అయాన్): [Ar] 3d6. ఇది నాలుగు జతకాని ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంది.
     • Fe3+ (ఫెర్రిక్ అయాన్): [Ar] 3d5. ఇది సగం నిండిన d-ఉపకక్ష్య, ఇది అధిక ఎక్స్ఛేంజ్ శక్తి మరియు సౌష్ఠవ పంపిణీ కారణంగా అదనపు స్థిరత్వాన్ని ఇస్తుంది.
   • క్షయకరణిగా Fe2+: d5 కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క మెరుగైన స్థిరత్వం కారణంగా, Fe2+ సులభంగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయి Fe3+ ను ఏర్పరుస్తుంది. Fe2+(aq) \rightarrow Fe3+(aq) + e- Fe3+/Fe2+ జతకు ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ (E°) +0.77 V. అయితే, ఆక్సీకరణంగా వ్రాసినప్పుడు, Fe2+ \rightarrow Fe3+ + e-, పొటెన్షియల్ -0.77 V. ప్రతికూల ఆక్సీకరణ పొటెన్షియల్ ఆక్సీకరణం పట్ల బలమైన ధోరణిని సూచిస్తుంది. అందువల్ల, Fe2+ బలమైన క్షయకరణి గా పనిచేస్తుంది, అంటే అది ఇతర జాతులను క్షయకరణం చేస్తున్నప్పుడు ఆక్సీకరణం చెందుతుంది (ఉదాహరణకు, KMnO4 ను Mn2+ కు లేదా K2Cr2O7 ను Cr3+ కు క్షయకరణం చేయడం).
   • ఆక్సీకరణిగా Fe3+: దీనికి విరుద్ధంగా, Fe3+ (d5) ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను పొంది Fe2+ యొక్క d6 కాన్ఫిగరేషన్‌ను పొందగలదు. Fe3+(aq) + e- \rightarrow Fe2+(aq) +0.77 V యొక్క ప్రామాణిక క్షయకరణ పొటెన్షియల్ Fe3+ క్షయకరణం చెందడానికి గణనీయమైన ధోరణిని కలిగి ఉందని సూచిస్తుంది. అందువల్ల, Fe3+ ఒక ఆక్సీకరణి గా పనిచేస్తుంది, అంటే అది ఇతర జాతులను ఆక్సీకరణం చేస్తున్నప్పుడు క్షయకరణం చెందుతుంది (ఉదాహరణకు, I- ను I2 కు ఆక్సీకరణం చేయడం).

2. pH తో Fe(II) మరియు Fe(III) యొక్క స్థిరత్వం: ఐరన్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితుల స్థిరత్వం మాధ్యమం యొక్క pH ద్వారా గణనీయంగా ప్రభావితమవుతుంది, ప్రధానంగా కరగని హైడ్రాక్సైడ్‌లు ఏర్పడటం వల్ల.

   • ఆమ్ల మాధ్యమంలో Fe2+: ఆమ్ల ద్రావణాలలో, Fe2+ అయాన్‌లు ప్రధానంగా హైడ్రేటెడ్ అయాన్‌లుగా, [Fe(H2O)6]2+ గా ఉంటాయి. అవి క్షయకరణులు అయినప్పటికీ, బలమైన ఆక్సీకరణ కారకాలు లేదా ఉత్ప్రేరకాలు లేనప్పుడు Fe3+ కు వాటి ఆక్సీకరణం సాపేక్షంగా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. అధిక H+ అయాన్‌ల గాఢత Fe(OH)2 ఏర్పడటాన్ని అణచివేస్తుంది, ఇది లేకపోతే సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. Fe3+/Fe2+ జతకు ప్రామాణిక పొటెన్షియల్ (+0.77 V) ఆమ్ల పరిస్థితులను సూచిస్తుంది.

   • ప్రాథమిక మాధ్యమంలో Fe2+: ప్రాథమిక (క్షార) ద్రావణాలలో, Fe2+ అయాన్‌లు త్వరగా ఫెర్రస్ హైడ్రాక్సైడ్, Fe(OH)2(s), తెల్లటి అవక్షేపంగా ఏర్పడతాయి. Fe2+(aq) + 2OH-(aq) \rightarrow Fe(OH)2(s) Fe(OH)2 అనేది Fe2+(aq) అయాన్ కంటే ఆక్సీకరణం పట్ల చాలా తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది. వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్ ద్వారా కూడా ఇది ఆక్సీకరణం చెందడానికి అత్యంత సున్నితంగా ఉంటుంది. Fe(OH)3/Fe(OH)2 జతకు ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ సుమారు -0.56 V. ఈ గణనీయంగా తక్కువ పొటెన్షియల్ (మరింత ప్రతికూల) అంటే Fe(OH)2 అనేది Fe2+(aq) కంటే చాలా బలమైన క్షయకరణి మరియు చాలా సులభంగా ఫెర్రిక్ హైడ్రాక్సైడ్, Fe(OH)3, ఎరుపు-గోధుమ అవక్షేపంగా (తుప్పు) ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) \rightarrow 4Fe(OH)3(s) Fe(OH)2 అవక్షేపణ Fe2+ అయాన్‌లను ద్రావణం నుండి సమర్థవంతంగా తొలగిస్తుంది, మిగిలిన Fe2+ యొక్క మరింత ఆక్సీకరణం వైపు సమతుల్యతను మారుస్తుంది. Fe2+ ను అవక్షేపంగా తొలగించడం మరియు అధిక OH- అయాన్‌ల గాఢత ఆక్సీకరణను సులభతరం చేస్తాయి, ప్రాథమిక మాధ్యమంలో Fe(II) సమ్మేళనాలను అత్యంత అస్థిరంగా మారుస్తాయి.

ముగింపు: Fe2+ ఒక క్షయకరణి మరియు Fe3+ సాధారణంగా ఆక్సీకరణి అయినప్పటికీ, వాటి సాపేక్ష స్థిరత్వాలు మరియు క్రియాశీలత pH ద్వారా తీవ్రంగా ప్రభావితమవుతాయి. Fe3+ (d5) Fe2+ (d6) కంటే సహజంగా మరింత స్థిరంగా ఉంటుంది. ఈ స్థిరత్వ వ్యత్యాసం ఆమ్ల పరిస్థితులలో ఉపయోగించబడుతుంది. అయితే, ప్రాథమిక పరిస్థితులలో, కరగని హైడ్రాక్సైడ్‌ల ఏర్పడటం Fe(II) జాతుల క్షయకరణ శక్తిని విపరీతంగా పెంచుతుంది, ఆమ్ల ద్రావణాలలో Fe2+ తో పోలిస్తే Fe(OH)2 ఆక్సీకరణం చెందడానికి చాలా ఎక్కువ అవకాశం ఉంటుంది.