Comment faire de l'oxyde de fer?

Pour fabriquer de l'oxyde de fer, commencez par vous procurer une source de fer avec autant de surface exposée que possible, comme de la laine d'acier.

Le fer est un métal crucial dans notre monde. Il alimente les industries sidérurgiques et permet au sang de transporter l'oxygène vers nos cellules. Il n'est pas surprenant que les composés contenant du fer soient d'un grand intérêt. Un tel groupe de ces composés, appelés oxydes de fer, est formé en faisant réagir le fer et l'oxygène d'une manière ou d'une autre. L'oxyde que vous obtenez dépend des circonstances spécifiques dans lesquelles le fer et l'oxygène réagissent, ce qui modifiera les propriétés et les utilisations de l'oxyde de fer résultant.

Méthode 1 sur 4: fabrication d'oxyde de fer (II,iii) (magnétite)

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Localisez une source de fer (III) (fer à l' état d'oxydation 3 ⁺). Un sel de fer (III) tel que le chlorure ferrique sera facile à ajouter à la solution. Il est souvent utilisé pour graver le cuivre, vous pouvez donc l'acheter en ligne, dans un magasin de produits chimiques et parfois même dans un magasin d'électronique. De plus, une fine poudre de rouille ferait l'affaire. Vous pouvez collecter la rouille et la réduire en poudre fine si vous choisissez d'emprunter cette voie.
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Préparez une solution contenant du fer (III). Ajouter de l'eau à la source d'oxyde de fer (III) dans un bécher (ou un autre récipient en verre de taille similaire). L'environnement aqueux (dans l'eau) est idéal pour que les molécules de fer (III) et de fer (II) réagissent entre elles et avec l'oxygène. Il suspendra vos molécules de fer (III) en solution et facilitera leur combinaison avec les molécules de fer (II) et d'oxygène. Vous n'avez pas besoin de couvrir le récipient, mais cela peut aider à empêcher les contaminants d'entrer.
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Localisez une source de fer (II) (fer à l' état d'oxydation 2 ⁺). Étant donné que le fer (II) sous sa forme pure est rare dans les conditions atmosphériques, vous devrez probablement utiliser un sel de fer (II). Le sulfate de fer, le chlorure de fer (II) et le phosphate de fer (II) sont des options relativement courantes. Le sulfate de fer est utilisé dans le jardinage et peut être trouvé dans la plupart des magasins de fournitures de jardin.
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Préparez une solution contenant du fer (II). Quel que soit votre choix de sel de fer (II), vous devrez le dissoudre dans l'eau. Faites-le dans un bécher (ou autre récipient) séparé de la solution de fer (III) pour vous assurer que le fer (III) n'a pas saturé l'eau. Cela permettra à la plupart du fer (II) de se dissoudre dans l'eau. Encore une fois, un couvercle aidera à empêcher les contaminants d'entrer, mais n'est pas nécessaire.
- Portez des gants et des lunettes pour protéger vos yeux et votre peau de tout produit chimique.
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Mélangez les solutions. Mélanger la solution de fer (III) et la solution de fer (II) dans le même récipient. Cela permettra de mettre en contact les ions fer (III) et les ions fer (II). Ils entreront également en contact avec l'oxygène de l'eau et de l'atmosphère, ce qui est nécessaire pour produire de la magnétite.
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Oxyder la solution. Alors que la réaction se déroulera en mélangeant les deux solutions ensemble, elle se déroulera très lentement. Vous pouvez accélérer la réaction en ajoutant une solution oxydante, telle que l'ammoniac. Le peroxyde d'hydrogène est également un bon agent oxydant.
- L'ajout d'un agent oxydant permettra à la réaction de se dérouler beaucoup plus rapidement. Les temps varieront en fonction des rapports de réactifs et d'oxydant, mais vous verrez probablement des changements en quelques secondes seulement.
- Soyez prudent lorsque vous travaillez avec du peroxyde d'hydrogène, car il créera de la chaleur en réagissant avec l'eau.
- Il est recommandé de stocker votre oxyde de fer dans un endroit sec.

Ajouter de l'eau à la source d'oxyde de fer (III) dans un bécher (ou un autre récipient en verre de taille similaire).

Méthode 2 sur 4: fabrication d'oxyde de fer (III) (rouille) par électrolyse

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Obtenez une source de fer. Mis à part certains sels, la plupart des composés du fer ont tendance à être à l'état de fer (III). Cela inclut des choses comme les rails de chemin de fer, les clous, la laine d'acier et les trombones. Choisissez votre source en fonction de la quantité de fer dont vous avez besoin, de la vitesse à laquelle vous en avez besoin et de ce qui est à votre disposition. Par exemple, la laine d'acier est bon marché et s'oxyde rapidement, mais les rails de chemin de fer contiennent une plus grande masse de fer.
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Remplissez un récipient non conducteur avec de l'eau. Vous voulez être sûr que vous avez suffisamment d'eau dans le récipient pour couvrir le morceau de fer à tout moment. Gardez à l'esprit que le processus d'électrolyse peut chauffer l'eau. Cela peut augmenter la vitesse à laquelle l'eau s'évapore.
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Trouvez une source d'alimentation. Vous devrez utiliser une batterie ou une autre source d'alimentation à courant continu pour alimenter la réaction. La source d'alimentation doit avoir un fil connecté au côté négatif et un fil au côté positif. Choisissez la taille de votre source d'alimentation en fonction de la quantité de rouille que vous essayez de créer et de la vitesse à laquelle vous le souhaitez. De plus grosses alimentations créeront généralement de la rouille plus rapidement.
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Immerger les fils positifs et négatifs. Les fils ne doivent pas se toucher. Au lieu de cela, ils doivent être immergés sur les côtés opposés de votre réservoir d'eau. Cela fera que la solution d'eau fera partie du circuit et forcera l'électricité à circuler dans l'eau.
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Immerger votre source de fer. Alors que le fer rouille généralement dans des conditions atmosphériques sans aucune aide, son immersion dans l'eau augmente le taux d'oxydation. L'immersion du fer dans l'eau en cours d'électrolyse augmentera encore plus le taux d'oxydation puisque l'électrolyse produit de l'hydrogène gazeux (H ₂) et de l'oxygène diatomique (O ₂). L'oxygène diatomique est un excellent oxydant et réagit facilement avec le fer pour former de la rouille.
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Allumer l'appareil. Maintenant que votre réservoir est configuré, vous pouvez le mettre sous tension. Cela démarrera le courant circulant à travers la solution et oxydant le métal. Veillez à ne pas toucher les fils ou à les toucher ensemble. De plus, ne mettez pas vos mains dans l'eau à moins d'avoir coupé l'alimentation.
- Si vous utilisez une source d'alimentation sans interrupteur (comme une batterie), mettez les fils en dernier ou n'accrochez pas les fils à la batterie tant que vous n'êtes pas prêt à être alimenté.
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Laisser reposer. Bien que la réaction soit relativement rapide par rapport à l'oxydation naturelle, elle n'est pas instantanée. Vous devrez laisser la réaction pendant plusieurs heures au moins pour produire de la rouille. Vous devrez probablement le laisser un jour ou deux pour obtenir un montant décent.
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Filtrez la solution. Lorsque votre rouille se forme, elle sera dans le réservoir d'eau. La première étape pour l'obtenir sous une forme sèche et utilisable consiste à filtrer une partie de l'eau. Vous pouvez étirer une étamine ou un autre tissu sur un bocal ou un évier et verser la solution à travers. Laissez-le reposer pendant environ une heure pour drainer autant d'eau que possible.
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Séchez la rouille résultante. Pour finir de sécher votre rouille, vous devrez la cuire. Réglez votre four à 204°C et faites cuire la rouille pendant une à trois heures. Assurez-vous d'utiliser une vieille poêle, la rouille la tachera.

Il y a peu de temps pour que suffisamment d'oxygène accède au fer pour former de l'oxyde de fer (III) — Étant donné que la laine d'acier est oxydée si rapidement dans cette réaction, il y a peu de temps pour que suffisamment d'oxygène accède au fer pour former de l'oxyde de fer (III) (rouille rouge).

Méthode 3 sur 4: fabrication d'oxyde de fer (III) (rouille) à l'aide d'un oxydant puissant

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Choisissez une source de fer à oxyder. Plus la surface de votre source est exposée, mieux c'est. Par exemple, la laine d'acier a beaucoup de surface par rapport à sa taille, alors qu'un rail de chemin de fer en a beaucoup moins. Votre oxydant ne peut agir qu'à la surface de votre fer.
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Choisissez un agent oxydant. L'eau de Javel est un excellent agent oxydant. Un autre bon choix est le peroxyde d'hydrogène. Un agent oxydant plus faible est l'eau salée. L'oxydant que vous choisissez déterminera à quelle vitesse le fer est oxydé. Le plus fort de votre agent oxydant, plus votre fer sera s'oxyder.
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Exposez la source de fer à l'oxydant. Vous pouvez immerger la source de fer dans la solution oxydante. Une autre option consiste à vaporiser l'oxydant sur le fer à des intervalles de temps réguliers (toutes les heures environ). En fonction de la vitesse à laquelle vous souhaitez que la réaction se déroule et de votre confort d'utilisation d'oxydants puissants, vous pouvez diluer l'oxydant dans de l'eau (cela l'affaiblira et ralentira la réaction).
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Laisser la réaction se dérouler. Selon votre choix d'oxydant et d'exposition, cela peut prendre plusieurs heures ou plusieurs jours. Vous devriez certainement commencer à voir de la rouille se former dans une semaine. Sinon, vérifiez que vous utilisez du fer et qu'il n'est pas recouvert d'une couche protectrice telle que de la cire.
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Recueillir et sécher la rouille résultante. Vous devrez peut-être gratter la rouille de la surface de votre pièce de fer pour la récupérer. Si vous avez immergé la pièce, vous pouvez filtrer la rouille de la solution. Si votre rouille est humide, séchez-la dans un four à 204°C pendant une à trois heures.

L'oxyde que vous obtenez dépend des circonstances spécifiques dans lesquelles le fer et l'oxygène réagissent, ce qui modifiera les propriétés et les utilisations de l'oxyde de fer résultant.

Méthode 4 sur 4: fabrication d'oxyde de fer (II) (rouille noire) en brûlant de la laine d'acier

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Trouvez un morceau de laine d'acier ordinaire. Si la laine contient des inhibiteurs de rouille ou des savons, cela interférera avec vos résultats. Vous devriez également rechercher une laine d'acier avec des fibres fines. Cela permettra aux fibres de s'enflammer et de brûler plus facilement.
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Placez la laine d'acier sur une surface ignifuge. Vous ne pourrez pas tenir la laine d'acier dans votre main. Ce sera en feu! Vous ne voulez pas non plus brûler quoi que ce soit. Les assiettes en verre ou les couvercles en étain sont d'excellents choix.
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Utilisez une pile 9 V pour enflammer la laine d'acier. Toucher une batterie 9 V à la laine d'acier connectera les fils positifs et négatifs de la batterie. Cela ferme le circuit et permet à l'électricité de circuler. La laine d'acier s'enflammera parce que plus de courant circule qu'elle ne peut en supporter, de sorte qu'elle se réchauffe jusqu'à ce qu'elle atteigne un point d'inflammation.
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Observez la rouille noire qui se forme. La rouille noire se forme à la suite de l'oxydation dans un environnement privé d'oxygène. Étant donné que la laine d'acier est oxydée si rapidement dans cette réaction, il y a peu de temps pour que suffisamment d'oxygène accède au fer pour former de l'oxyde de fer (III) (rouille rouge).

Conseils

Vous pouvez utiliser de l'oxyde de fer comme pigment, pour polir des bijoux ou pour fabriquer de la thermite.
Vous devez utiliser un plan de travail ou une autre surface de travail pour chacune de ces expériences. Des taches et des dommages à la surface de travail sont susceptibles de se produire.
Portez un ventilateur pour protéger vos poumons.

Mises en garde

Manipulez toutes les réactions chimiques, en particulier les oxydants, avec précaution.
Portez toujours des gants.
Portez toujours des lunettes de protection.
Mélanger de l'eau de Javel avec des acides produira un gaz toxique.

Choses dont vous aurez besoin

Morceau de fer
Agent d'oxydation
L'eau
Filtre
Conteneurs d'eau
Source d'énergie

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