Recentemente, estive “preparando” o que é comumente chamado de “acetato de ferro” para ebonização da madeira , e eu “gostaria de entender a química da reação do ferro / ácido acético, que deveria ser bastante simples, mas acabou sendo mais complexa do que eu pensava .
Uma pergunta anterior está relacionada à reação de tanino / mordente , um estágio posterior do processo; outra pede feedback sobre uma receita de acetato de ferro (II) , o que só aumenta minha confusão; enquanto um terceiro pergunta sobre a decomposição do ferro ( III) acetato .
Visão geral
A ideia básica é que você coloque lã de aço fina no vinagre branco, o ferro reage com o ácido acético para formar um ferro (II ?, III?) Solução de acetato; em seguida, você pinta isso na madeira onde o acetato de ferro reage com os taninos naturais (ou introduzidos por meio da aplicação prévia de uma solução rica em tanino, como o chá preto) na madeira, produzindo tanatos de ferro, que são de cor escura, manchando a madeira.
Problema
Existem muitos sites, blogs e artigos online que descrevem o processo de ebonização e como fazer “acetato de ferro” com vários graus de utilidade e precisão. Nenhum deles contém uma descrição detalhada e precisa da química, que eu gostaria de entender.
Dos artigos online existentes, há uma grande quantidade de informações conflitantes (mesmo ao ponto de contradições diretas) . É tão ruim que não absolutamente claro para mim qual é o objetivo de produzir a solução: queremos acetato de ferro (II) ou acetato de ferro (III)? Isso importa?
Procedimento
Eu coloco um litro americano de vinagre doméstico branco destilado quente em um frasco de vidro (5%, ~ 0,83 mol CH 3 COOH).
Eu adicionei duas almofadas de lã de arame 0000 (~ 23g, 0,41 mol Fe), desenroladas, cortadas em tiras, lavadas em acetona (para remover o óleo protetor) e secas.
Eu coloquei o pedreiro pote dentro da minha churrasqueira Weber de baunilha no sol quente, raciocinando que a temperatura um pouco elevada pode acelerar a reação.
Eu agitei levemente o conteúdo algumas vezes por dia com um espeto de bambu, espremendo as bolhas preso na lã de arame para impedi-lo de flutuar no gás liberado (presumivelmente hidrogênio).
Ao longo desse processo, o líquido permaneceu claro , embora um pouco de sujeira avermelhada tenha se depositado na boca do frasco de pedreiro.
À medida que parte da solução evaporou, foi completada com vinagre. Isso foi feito duas ou três vezes durante uma semana. As adições totais foram de no máximo 4 fl.oz. (100 ml).
Após uma semana ou mais (talvez 8 dias), toda a lã de aço parecia ter sido consumida e havia uma lama cinza escura ou preta no fundo do frasco de pedreiro , que poderiam ser fragmentos de lã de aço que não reagiram.
Havia um pouco de “espuma” cinza-carvão (predominantemente) na parte superior, mas com um grande brilhante mancha laranja-marrom .
Filtrei o líquido por um filtro de café em um recipiente de plástico transparente (uma garrafa de Lysol de 40 onças lavada).
Durante a filtragem, o líquido apareceu escuro , com um
.
Os últimos gramas estavam sendo filtrados lentamente (muito lixo no filtro), então deixei isso por algumas horas .
Ao retornar, a solução não parecia verde, mas tinha um matiz roxo definitivo (meu g / f até disse “Por que é roxo? ”).
Nos últimos dias, a solução perdeu sua cor arroxeada e estratificada – há alguns milímetros de precipitado marrom escuro na parte inferior (provavelmente não tanto quanto parece devido ao fundo côncavo da garrafa de Lysol), a maior parte do líquido é quase marrom-alaranjado claro, há uma faixa escura estreita, mas distinta a cerca de 35 mm da parte superior, e acima dela é mais turva e ligeiramente mais clara do que a volume. Infelizmente, a banda estreita e o estrato superior são muito sutis para serem vistos nas fotos.
No topo, há um depósito laranja-marrom ao redor do borda e flocos cristalinos flutuando na superfície.
O papel de filtro secou, deixando um pó fino marrom avermelhado.
Outras observações
O líquido incolor em o frasco de pedreiro, antes da filtragem, foi muito mais eficaz do que o esperado. De todas as descrições online, o acetato de ferro não é muito eficaz em madeiras com baixo teor de tanino, como o pinho, mas apenas algumas horas depois de colocar a lã de aço no frasco de pedreiro, uma gota da solução colocada em uma tira de pinho não tratada produziu um envelhecimento notável efeito (muito parecido com o que eu esperava do resultado final); no dia seguinte, a solução produziu um cinza / marrom médio; e depois de alguns dias, um marrom escuro.
No pinho tratado com chá, todos, exceto os mais fracos, produziram uma cor preta azeviche solução, que foi colocada enquanto o pinheiro ainda estava úmido de chá (ei, estou impaciente).
Premissas
O acetato ferroso (ferro II) é solúvel em água. É um sólido cristalino branco. Seu tetraidrato é verde claro.
O acetato férrico (ferro III) é insolúvel em água, mas solúvel em etanol. É um sólido marrom alaranjado.
Os efeitos das impurezas podem ser ignorados.
O vinagre destilado não tinha muito oxigênio dissolvido.
Especulação
No pote de pedreiro , o ferro na lã de arame reagiu com o ácido acético, produzindo principalmente acetato ferroso tetra-hidratado (e hidrogênio, que apenas borbulhou), o que contribuiu para a coloração verde da solução observada durante a filtração. Havia também algum acetato férrico criado na presença do oxigênio dissolvido limitado e disponível na superfície; este precipitou-se na lama cinzenta, que também continha fragmentos de lã de arame que não reagiram. A mancha laranja na superfície da espuma era, provavelmente, acetato férrico e (?) Hidratos de óxido férrico.
Na garrafa Lysol : na filtração, o oxigênio atmosférico foi introduzido na solução, o que permitiu que algum acetato ferroso fizesse a transição para acetato férrico (via?), Já que este é o que precipitou. Esta reação ferroso-> férrica (?) Continua na superfície. Parte do precipitado foi depositado ao redor da borda da garrafa e parte se cristalizou para formar os flocos na superfície.
No papel de filtro , a lama era lã de arame residual não reagida, acetato férrico e hidratos de óxido férrico, umedecido com solução de acetato ferroso e ácido acético. Estes reagiram e secaram em uma mistura de acetato férrico e hidratos de óxido férrico, respondendo pela cor marrom alaranjado.
Perguntas
- A especulação acima está totalmente correta?
Se o resultado final de colocar lã de arame no vinagre acaba se transformando em acetato férrico (precipitado insolúvel, solúvel em etanol), por que as instruções nunca lhe dizem para filtrar o precipitado e dissolvê-lo em álcool desnaturado? Certamente faria mais sentido. Se esse for o objetivo, por que a receita usual não pede um pouco de peróxido de hidrogênio?
OTOH, se o resultado desejado (para ebonização) é acetato ferroso , por que as instruções não dizem para você evitar a introdução de oxigênio? Dizem para prepará-lo com uma câmara de descompressão? Avisar que a solução acabará “estragando” quando o acetato ferroso se transformar em acetato férrico e precipitar? em um recipiente hermético, use-o rapidamente etc.
- O que causou a coloração roxa ?
Imediatamente após a filtração, a solução parecia arroxeada. Era apenas a mistura de uma cor laranja e uma cor esverdeada à medida que o acetato férrico esverdeado tetra-hidratado se transformava em acetato ferroso laranja ou havia algo mais acontecendo?
- Se um aquoso A solução de acetato ferroso se transforma em acetato férrico, que precipita, qual é a reação / via mais provável (nessas condições)?
Tenho certeza de que poderia resolver algo, mas eu ” não tenho certeza se “está correto 🙂
- Há algum teste de diagnóstico simples que eu possa fazer?
Pode haver muito testes simples (químicos domésticos / de quintal) que me permitiriam confirmar / refutar partes da minha especulação ou estimar as concentrações relativas. Estou pensando em algo como “uma gota disso em duas gotas de amônia vai virar um azul banana” em vez do que “colocar 10 ml em um tubo de ensaio com reagente ridiculamente caro” em uma atmosfera de argônio ”.
Comentários
- Em minha própria experimentação, a reação é bastante temperatura confidencial.Mal procedeu (> 1 semana a maioria da lã não reagiu) no meu galpão minimamente aquecido (~ 50F), prosseguiu lentamente dentro de casa (~ 67F) e prosseguiu rapidamente (~ 24 horas a maioria da lã reagiu) em um banho de água 150F. Desculpe por comentar sobre uma pergunta tão antiga, mas espero que isso ajude a próxima pessoa que descobrir como eu fiz!
Resposta
Ok, sem passar por tudo isso experimentalmente, vou atirar do quadril sabendo um pouco de química.
(1) Com essa coloração você não quer uma tinta que fique em cima a Madeira.
(2) O desejo é fazer com que o ferro penetre nas fibras de celulose.
(3) Um complexo de acetato de ferro deve absorver melhor do que um íon de ferro (ou então você poderia usar cloreto de ferro).
A essência aqui é que um íon de ferro não está flutuando em uma solução de água como um íon “livre”. Ele realmente tem moléculas de água que estão “ligadas” ao átomo para formar um “complexo”. O complexo de acetato deve funcionar melhor, provavelmente porque está totalmente descarregado. Então, basicamente você não pode “lançar $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ na madeira e deixar $ \ ce {Cl ^ {-}} $ em a solução.
(4) Se o pH da solução ficar muito baixo, formam-se hidróxidos de ferro.
(5) A reação geral do ácido acético para dissolver a lã de aço é: $$ \ ce {Fe} + \ ce {H ^ +} \ ce {OAc ^ +} \ ce {- >} \ ce {Fe ^ {2 +}} \ ce {OAc ^ {-} _ 2} + \ ce {H_2} $$
O ponto em (5) é que a reação consome $ \ ce {H ^ +} $ e o pH aumentará (ou seja, a solução é menos ácida).
Eu suspeito que se o pH ficar muito baixo, coisas desagradáveis acontecerão. Acho que você quer usar vinagre de decapagem com ácido acético a 10%, e não vinagre doméstico, que tem apenas 3%. Para manter a consistência, você também não quer deixar o excesso de lã de aço na solução para sempre. Eu acho que a reação é de cerca de 75%. Portanto, descubra que muita lã de aço reagiria com 75% de todo o ácido acético e use essa quantidade de lã de aço. Isso garantirá que você tenha ácido acético em excesso, que secará o ppt.
A solução de coloração é provavelmente instável, então apenas misture o que deseja usar dentro de um “curto” período de tempo.
O sólido seco deve ser estável se armazenado em um recipiente “selado”.
Comentários
- Você fez a direção do pH mudar para trás. A reação consome $ \ ce {H +} $, o que significa que o pH vai subir , não cair. Em pHs altos , a oxidação de íons de ferro (II) em íons de ferro (III) ocorre mais facilmente. Em pHs altos , a solubilidade do ferro (III) é muito mais baixa e se formarão óxidos de ferro (hidr). Mas você tem razão quando diz que a solução é usar vinagre em excesso. Isso manterá o pH baixo.
Resposta
tl; dr. Mas o objetivo do processo de vinagre é produzir ferro solúvel (III) para reagir aos tanatos férricos. (tanatos ferrosos são mais solúveis, veja tinta de galha de ferro, conversor de ferrugem, etc. na Wikipedia). A maneira mais fácil de fazer isso com produtos químicos domésticos é com vinagre. Os taninos são uma grande família de compostos polifenólicos. Sua cor varia do laranja ao marrom, ao preto, ao roxo e quase ao azul (azul marinho, digamos). Se isso fosse feito industrialmente, eu esperava que sulfato de ferro fosse usado em vez de acetato de ferro (verifique a solubilidade dos sais de ferro (III). Observe que, na maioria dos casos, o Fe (III) é mais estável (sob condições ambientais) do que Fe (II), para que você possa usar os sais de Fe (II) mais solúveis e esperar que o Fe se oxide. O que pode levar minutos, horas, dias, anos, IDK. A única coisa que me preocuparia com os sulfatos é o destino do ácido sulfúrico deixado para trás após a precipitação do tanato de fe … um acetato seria MUITO mais suave para a madeira … então talvez o acetato seja realmente a melhor escolha … IDK.
Resposta
Meu conhecimento de química é muito inexistente para fornecer a você uma resposta precisa às suas perguntas, mas acredito que tenho todos os dados necessários para inferir. Como estou interessado em entender o que está acontecendo, vou compartilhá-los aqui, esperando que pessoas competentes interpretem minhas descobertas. Parece que consegui a substância de coloração na forma pura. Deixe-me explicar como consegui.
Em primeiro lugar, a reação que tenho é muito mais limpa do que a sua e de todas as outras que já vi na web. Isso provavelmente se deve ao fato de eu não usar vinagre branco, mas o que é chamado de “essência de vinagre” e pode ser obtido na maioria das lojas de “mercearias russas” que podem ser encontradas em toda a Europa e, presumo, em todos os lugares onde há Russos. O rótulo diz que é a solução de ácido acético a 25%. Em todas as etapas da reação, o líquido é transparente e límpido (exceto pelas bolhas que lembram água com gás); não há camadas, nem turvação. Depois que a lã de aço se dissolve completamente, você fica com um pouco de sedimento preto.Com o passar dos dias, a solução escurece da cor do chá preto fraco para a cor do chá preto forte (é visualmente indistinguível do chá) e os cristais pretos crescem na superfície. A primeira vez que fiz essa mancha, presumi que fosse carbono do aço.
Como uma observação lateral, os outros expressaram alguns conceitos errados. Não é totalmente verdade que a cor final da madeira é sempre a mesma. A solução mais diluída dá uma cor cinza mais clara que escurecerá ainda mais se as camadas subsequentes forem aplicadas até que todos os taninos tenham reagido. No entanto, a solução mais concentrada, fornecendo o mesmo nível final de escuridão, terá uma tonalidade marrom. Como estava atrás da cor cinza puro, passei algum tempo experimentando proporções. Os últimos foram: um pedaço de lã de aço dissolvido em 250ml de ácido acético a 25% – levou alguns dias para se dissolver, mas depois permaneceu por mais uma semana antes de eu filtrar. O concentrado resultante foi diluído com 10 partes de água. Ele tem o pH de cerca de 4. Em minha experiência, a solução final não “fica ruim” como outros sugeriram. Em três anos não mudou sua aparência nem o efeito. Mas eu estava perto de ficar sem ele. Decidi repetir o processo, e foi aí que aconteceram coisas interessantes.
Segui minha receita ao pé da letra, exceto que deixei o concentrado sentado por quase 4 semanas antes de filtrar. Peguei uma amostra do concentrado filtrado, diluí em 10 partes de água e descobri que a nova solução tem uma cor muito mais clara que a antiga e um efeito muito mais fraco na madeira. Peguei outra amostra e diluí até ficar com a cor da solução antiga (para isso adicionei apenas 2 partes de água). Correspondentemente, produziu exatamente a mesma cor de madeira. Ficou claro que, de alguma forma, perdi grande parte da substância ativa.
E então eu percebi que no último lote eu produzi muito mais dos cristais pretos que crescem na superfície e que eu erroneamente assumi serem de carbono e descartei na primeira vez – provavelmente porque o concentrado sentou ainda por quatro semanas em vez de uma. No microscópio, vi que os cristais só aparecem pretos quando estão em pedaços grandes o suficiente. Quando pequenos, são marrons e transparentes, como o vidro da garrafa de cerveja. Peguei alguns e coloquei na água para verificar se não são solúveis. Mas eu estava errado e depois de cerca de meia hora eles se dissolveram completamente (eles também se revelaram insolúveis em etanol). A solução resultante tinha a mesma cor da minha solução anterior (por puro acaso de eu colocar cristais suficientes em água suficiente); Cobri um pedaço de madeira com ele e peguei a mesma cor que a velha mancha produz.
Então, vejam só, esses cristais são a substância que faz o trabalho. Espero que esteja claro como obtê-los: siga meu procedimento e deixe-os crescer na superfície do concentrado (na segunda imagem do seu post eu os vejo – “os flocos cristalinos”, como você disse – flutuando na superfície) . Consegui uma tonelada deles com um pedaço de lã de aço (veja as imagens). Como os cristais não se dissolvem rapidamente, é fácil enxaguá-los com água e depois preparar a solução final sem nenhum ácido acético. É definitivamente mais agradável de trabalhar porque tem cheiro de água.
Além das perguntas que você fez inicialmente, gostaria de saber o que é essa substância cristalina e por que ela cresce na superfície (os cristais afundam se mexidos e flutuam apenas quando têm um topo seco ) Espero que isto ajude.
(Para moderadores: eu li as diretrizes e entendo que estou violando, estritamente falando, mas julguei que a informação contribuída supera a ofensa. Se não, desculpe)
Resposta
Desde que eu alguns pedaços de aço enferrujado (principalmente pregos) que não iriam embora tão cedo, coloquei em um frasco de vidro com vinagre de vinho branco a 5%; mas pode ter havido alguns contaminantes como poeira ou óleo nas unhas.
A solução que eu fiz lenta, mas continuamente foi de cor clara para marrom-laranja com um pó branco se formando em cima do que restou do unhas. Nunca houve um momento em que minha solução ficasse verde ou roxa, embora eu estivesse verificando a solução a cada meia hora nas primeiras horas de inicialização e algumas vezes por dia depois. Minhas soluções tinham cerca de uma semana antes de tentar filtrar uma em que ambas as soluções permaneciam laranja / marrom escuro, com o que parecia uma “crosta” começando a se formar no topo.
Eu coloquei minha solução através de um filtro de café que pegou a crosta, mas depois de algumas semanas, a solução não mudou de cor; em vez disso, formou uma nova crosta marrom-escura no topo.Esta nova camada de crosta parece ficar mais espessa à medida que o nível da água diminui, mas é difícil dizer a espessura porque parte da crosta fica no lado do frasco onde o nível da água costumava ser. A solução filtrada estava dentro outro frasco de pedreiro durante esta parte da configuração.
Pelo que li sobre o acetato de ferro (II), o hidrato pode ser feito pela reação de óxido ferroso ou hidróxido ferroso com ácido acético.
O hidróxido de ferro (II) pode ser feito misturando peróxido de hidrogênio com ácido e ferro, o que faria uma solução verde que pode então reagir com o excesso de ácido acético para formar acetato de ferro (II). Eu escolhi o método mais fácil de usar ferro que oxidou na presença de oxigênio e água com o tempo. Não acho que os pregos que usei foram galvanizados, mas é possível que parte do zinco tenha saído e permitido a formação de ferrugem nas partes dos pregos.
Eu teria pensado que poderia haver uma ligeira cor verde se eu tivesse principalmente acetato de ferro (II), então talvez muito do acetato de Ferro (III) foi suspenso na água e conseguiu passar pelo filtro de alguma forma. Talvez o acetato de ferro (II) se transforme em acetato de ferro (III) com o tempo ou nas condições certas?
Depois de um tempo (pouco mais de um mês), voltei ao meu frasco de vidro com solução filtrada e encontrou um pó marrom que parecia uma espécie de borra de café. Eu o quebrei em pó e adicionei um pouco de água da torneira. Meu pó parecia ter sido absorvido ou pelo menos suspenso na água. Uma pequena quantidade da solução foi vertida sobre um pedaço de madeira que eu tinha em mãos (acho que a madeira era abeto). A solução tinha algumas partículas suspensas, mas parecia ser principalmente líquida. A madeira começou a mudar de cor visivelmente em um minuto; depois de alguns minutos, o abeto estava quase da mesma cor que a noz. Acho que os dois tipos se formaram lado a lado ou talvez eu só tivesse acetato de ferro III, que estava apenas suspenso na água, mas ajudou o acetato de ferro a ebonizar a madeira, o que era incrível (desculpe, não tenho fotos disso). p>
Em conclusão, minha versão alterada desta investigação falhou em produzir a solução verde e a roxa. Eu gostaria de saber de onde veio a cor roxa; Estou completamente perplexo nesse ponto. Em qualquer caso, o acetato de ferro funcionou, independentemente se o acetato de ferro II ou ferro III foi criado. Além disso, não parece importar qual é a fonte do ferro; minhas unhas enferrujadas funcionaram maravilhosamente bem e eram de graça.
Essa foi uma solução fácil de fazer; Vou fazer minha própria tinta caseira usando unhas velhas e vinagre de agora em diante.
Comentários
- Isso não fornece uma resposta para a pergunta . Assim que tiver reputação suficiente, você poderá comentar qualquer postagem ; em vez disso, fornece respostas que não ‘ não requerem esclarecimento do autor da pergunta . – Da revisão
- Honestamente, a pergunta é tão longa que não sei mais qual é a pergunta e se isso responde à pergunta. Se as observações não forem reproduzíveis, então as chances de ter uma resposta definitiva para ” o que a química está acontecendo ” são automaticamente reduzidas, de qualquer maneira . Eu ‘ anularei a exclusão enquanto isso …
Resposta
PESQUISAS: lustre de ferro, vinagre de madeira e mancha de lã de aço, suco de riso (encontrado principalmente por pessoas que procuram adicionar tintas que encontrei) e madeira de ébano.
QUAL “É O OBJETIVO: acetato de ferro II (avermelhada após a filtragem e pode ter que sentar-se alguns dias para obter a cor)
HISTÓRIA: O lustre de ferro é uma das 3 principais manchas químicas. Ele remonta aos anos 1890, onde era usado para a arma de bordo gira em ouro por tratamento térmico depois que o lustre de ferro foi aplicado nas armas de pederneira e foi usado comumente até 1960.
FABRICAÇÃO: Embora existam muitas idéias sobre como, o que está claro é que um frasco de 1 qt de vidro ou plástico é melhor, com uma tampa de plástico ou que não enferruje. Não é um grande negócio se você tiver que usar uma tampa de frasco de pedreiro. A tampa não pode ser hermética para os gases de hidrogênio criados pela reação química do ácido no vinagre e do ferro na lã. Isso também aumenta a temperatura de 100 ° C pelo meu conhecimento e experiência. O oxigênio também ajuda na oxidação. Um qt de vinagre (branco destilado é melhor) a 1 lã de aço (quanto mais fino, melhor ou mais rápido). Além disso, você pode enxaguar a lã de aço para limpar a gordura protetora e afofar ou cortar, o que também irá acelerar a preparação. O tempo de preparo varia, mas a média é de 24 horas a 1 semana (acredito que seja um ambiente controlado em temperatura ambiente, que tenho visto em sites como uma temperatura sugerida para resultados confiáveis). Além disso, esses sites não falam em aquecimento o vinagre ou adição de peróxido.Filtre com filtro de café ou pano de queijo para interromper a fermentação, removendo a palha de aço deixada para trás. Eu vi sair cor de maçã cidra depois de filtrar e avermelhado se cidra é o que você consegue, deixe sentar-se selado durante a noite ou até ficar avermelhado (púrpura está bem, mas perto de ser queimado. Sim, com o tempo a solução vai estragar porque há nenhuma maneira de interromper totalmente a reação. Sim, você poderia filtrar mais, mas descobri que há algo relacionado à filtragem.
NOTA: Você pode queimar a solução fervendo muito. A cor será preto. Acabei de ler que você pode renovar a solução adicionando peróxido a. No entanto, não sei quanto.
ADITIVO OPCIONAL: O peróxido de hidrogênio pode ser usado para acelerar a fermentação. (Qualquer outra coisa, ou porque, eu não sei e nunca olhei para isso). Você também pode aquecer o vinagre para acelerar a preparação.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Descobri que, no geral, não importa o que você realmente faça para prepará-lo, a cor final é a mesma. Até encontrei um site de projeto onde usavam chá preto e o lustre de ferro acabou ficando da mesma cor no final, com pinho. O que descobri é que se fica claro demais quando aplicado na madeira, espere um ou dois dias, mais quando aplicamos verniz escurece. Ele não desbota no sol, por isso é bom dentro ou fora. Agora, há muitas maneiras de envelhecer madeira usando coisas em casa. Ouvi dizer que o limpador de fogão é ótimo para madeira grisalha, então as diferentes perguntas que você tem podem funcionar da mesma forma, mas depende de como você o faz e dos resultados que você procura.
ANTECEDENTES: I ajudou a encontrar uma solução para meu trabalho há alguns anos. Fazemos cerca de 30 galões por vez. Desde então, mudei de departamento, então não brinco mais com isso, mas ultimamente comecei a experimentar novamente e sempre gosto de aprender mais sobre isso
Espero que isso ajude se você ainda está trabalhando com ele.
Comentários
- A questão não é sobre ebonização de madeira, é ‘ s sobre a compreensão da química como tanto quanto possível.