Jag har nyligen ”bryggt” det som vanligtvis kallas ”järnacetat” för ebonizing wood , och jag skulle vilja förstå kemin i järn / ättiksyra-reaktionen, vilken borde vara ganska enkel men visar sig vara mer komplex än jag trodde .

En tidigare fråga avser tannin / mordant reaktion , ett senare steg i processen; ytterligare ber om feedback på ett recept på järn (II) acetat , vilket bara bidrar till min förvirring; medan en tredje frågar om nedbrytning av järn ( III) acetat .

Översikt

Grundidén är att du lägger fin stålull i vit vinäger, järnet reagerar med ättiksyra för att bilda ett järn (II ?, III?) Acetatlösning; sedan målar du detta på träet där järnacetatet reagerar med naturligt förekommande tanniner (eller införs genom tidigare applicering av en tanninrik lösning, såsom svart te) i träet, vilket ger järntannater, som är mörkfärgade, vilket färgar träet.

Problem

Det finns många webbplatser, bloggar och artiklar online som beskriver eboniseringsprocessen och hur man gör ”järnacetat” med varierande användbarhet och noggrannhet. Ingen av dem innehåller en detaljerad och korrekt beskrivning av kemin, som jag skulle vilja förstå.

Från de befintliga artiklarna på nätet finns det mycket motstridig information (till och med till direkt motsägelser) . Det är så illa att det inte är alls klart för mig vad målet är att producera lösningen: vill vi ha järn (II) acetat eller järn (III) acetat? Är det viktigt?

Procedur

Jag lägger en amerikansk kvart varm destillerad vit hushållsvinäger i en masonburk (5%, ~ 0,83 mol CH 3 COOH).

Jag tillsatte två 0000 trådullskuddar (~ 23g, 0,41 mol Fe), rullades ut, skars i remsor, tvättades i aceton (för att avlägsna skyddande olja) och torkade.

Jag placerade muraren burk inuti min vanilj Weber-grill i den heta solen och resonerar att den något förhöjda temperaturen kan påskynda reaktionen.

Jag rörde upp innehållet ett par gånger om dagen med en bambuspett och pressade ut bubblor fångad i trådullen för att förhindra att den flyter på den frigjorda gasen (förmodligen väte).

Under hela denna process förblev vätskan klar , även om en del rödaktig råa deponerades på munnen på murarens burk.

När en del av lösningen avdunstade fylldes den med ättika. Detta gjordes två eller tre gånger under en vecka. Totala tillägg var högst 4 fl. Uns. (100 ml).

Efter ungefär en vecka (kanske 8 dagar) verkade allt stålull ha konsumerats och det fanns ett mörkgrått eller svart slam i botten av murarburken , som bara kunde ha varit oreagerade fragment av stålull.

Det fanns en del (övervägande) kolgrått ”skum” på toppen, men med ett stort orange-brun fläck .

Jag filtrerade vätskan genom ett kaffefilter i en genomskinlig plastbehållare (en tvättad 40 oz. lysolflaska).

Under filtreringen uppträdde vätskan mörk , med en tydlig grön nyans .

De sista få uns filtrerade långsamt (mycket rå i filtret), så jag lämnade det i ett par timmar .

När den återvände verkade lösningen inte grön men hade en bestämd lila nyans (min g / f sa till och med ”Varför är det lila? ”).

Under de senaste dagarna har lösningen tappat sin purpurfärgade och stratifierad – det finns några millimeter mörkbrun fällning längst ner (förmodligen inte så mycket som det verkar på grund av Lysol-flaskans konkava botten) är huvuddelen av vätskan nästan klar orangebrun, det finns ett smalt men distinkt mörkt band ca 35 mm från toppen, sedan är det molnigare och något ljusare än bulk. Tyvärr är det smala bandet och det övre stratumet för subtila för att ses på fotografierna.

Nederbörd i filtrerad lösning

Ovanpå finns en orange-brun insättning runt kant och kristallina flingor flytande på ytan.

Ytan på den filtrerade lösningen efter några dagar

Filterpappret har torkat och lämnat ett fint rödbrunt pulver.

Torrt filterpapper

Rödbrunt pulver från filterpapper

Andra observationer

Den färglösa vätskan i murarburken, före filtrering, var mycket effektivare än förväntat. Från alla online-beskrivningar är järnacetat inte väldigt effektivt på trä med låga tanniner som tall, men bara några timmar efter att stålullen har placerats i murarburken gav en droppe av lösningen på en obehandlad tallremsa en mycket märkbar gråning effekt (ungefär som jag hade förväntat mig från slutresultatet); nästa dag gav lösningen en mellangrå / brun, och efter några dagar en mörkbrun.

Lösning på obehandlad tall

På furu som behandlats med te framställdes en kolsvart färg av alla utom de svagaste lösning som släpptes på medan tallen fortfarande var fuktig med te (hej, jag är otålig).

Lösning på tall målad med te

Antaganden

Järn (järn II) acetat är löslig i vatten. Det är ett vitt kristallint fast ämne. Dess tetrahydrat är ljusgrönt.

Ferric (järn III) acetat är olösligt i vatten men lösligt i etanol. Det är en orangebrun fast substans.

Effekterna av föroreningar kan ignoreras.

Den destillerade ättiken hade inte mycket upplöst syre.

Spekulation

I masonburken , järnet i trådull reagerade med ättiksyra, vilket mestadels gav järnacetattetrahydrat (och väte, som just bubblade av), vilket stod för den gröna nyansen av den lösning som observerades under filtrering. Det skapades också en del järnacetat i närvaro av det begränsade upplösta syret och det som var tillgängligt vid ytan; detta utfälldes ut i det grå slammet, som också innehöll oreagerade fragment av trådull. Den orange fläcken i ytskummet var troligen järnacetat och (?) Järnoxidhydrater.

I Lysol-flaskan : vid filtrering infördes atmosfäriskt syre i lösningen, vilket gjorde det möjligt för en del järnacetat att övergå till järnacetat (väg?), Eftersom detta är det som har fällt ut. Denna järn-> järnreaktion (?) Fortsätter vid ytan. En del av fällningen har avsatts runt flaskans kant och en del har kristalliserat för att bilda flingor på ytan.

I filterpapperet , var slammet kvarvarande oreagerad trådull, järnacetat och järnoxidhydrater, fuktade med järnacetat och ättiksyra-lösning. Dessa har reagerat och torkat ut till en blandning av järnacetat och järnoxidhydrater, vilket står för den orange-bruna färgen.

Frågor

  1. Är ovanstående spekulation i stort sett korrekt?

Om slutresultatet av att lägga trådull i ättika till slut blir järnacetat (olöslig fällning, löslig i etanol), varför säger inte instruktionerna dig att filtrera bort fällningen och lösa upp den i denaturerad alkohol? Visst skulle det vara mer meningsfullt. Om det är målet, varför kräver inte det vanliga receptet någon väteperoxid?

OTOH, om det önskade resultatet (för ebonisering) är järnacetat , varför säger inte instruktionerna att du ska undvika syre? Ber dig att brygga det med en luftsluss? Varna dig att lösningen i slutändan kommer att ”bli dålig” när järnacetatet blir järnacetat och fälls ut? Ber dig att behålla det i en lufttät behållare, använd den snabbt osv.

  1. Vad orsakade lila nyansen?

Omedelbart efter filtrering verkade lösningen purpur. Var det här bara en blandning av en orange färg och en grönaktig färg då det grönaktiga järnacetat-tetrahydratet förvandlades till orange-järnhaltigt acetat eller var det något annat som hände?

  1. Om en vattenhaltig lösning av järnacetat blir järnacetat, som fälls ut, vad är den mest troliga reaktionen / vägen (under dessa förhållanden)?

Jag är säker på att jag kan träna något, men jag ” jag är inte säker på att det skulle vara korrekt 🙂

  1. Finns det några enkla diagnostiska tester jag kunde göra?

Det kan finnas mycket enkla (bakgårds- / hushållskemiska) tester som skulle göra det möjligt för mig att bekräfta / motbevisa delar av min spekulation eller uppskatta relativa koncentrationer. Jag tänker i linje med ”en droppe av det i två droppar ammoniak blir snarare en bananblå” än ”sätt 10 ml i ett provrör med Ludicrously Expensive” s reagens i en argonatmosfär ”.

Kommentarer

  • I mitt eget experiment reaktionen är ganska temperatur känslig.Det gick knappt (> 1 vecka mest ull oreagerad) i min minimalt uppvärmda skjul (~ 50F), fortsatte långsamt inomhus (~ 67F) och fortsatte snabbt (~ 24 timmar mest ull reagerade) i ett 150F vattenbad. Ledsen för att kommentera en så gammal fråga men jag hoppas att det hjälper nästa person som stöter på den som jag!

Svar

Ok, utan att gå igenom allt detta experimentellt kommer jag att skjuta från höften med kunskap om kemi.

(1) Med den här färgen vill du inte ha en färg som sitter ovanpå skogen.

(2) Lusten är att få järnet att släppa in i cellulosafibrerna.

(3) Ett järn-acetatkomplex måste väga bättre än en järnjon (annars kan du kan använda järnklorid).

Kärnan här att en järnjon inte flyter runt i en vattenlösning som en ”fri” jon. Den har verkligen vattenmolekyler som är ”bundna” till atomen för att bilda ett ”komplex”. Acetatkomplexet måste transportera bättre, förmodligen för att det totalt sett är urladdat. Så du kan i princip inte tappa $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ i träet och lämna $ \ ce {Cl ^ {-}} $ i lösningen.

(4) Om lösningens pH blir för lågt bildas järnhydroxider.

(5) Den totala reaktionen hos ättiksyra för att lösa stålullen är: $$ \ ce {Fe} + \ ce {H ^ +} \ ce {OAc ^ +} \ ce {- >} \ ce {Fe ^ {2 +}} \ ce {OAc ^ {-} _ 2} + \ ce {H_2} $$

Poängen i (5) är att reaktionen förbrukar $ \ ce {H ^ +} $ och pH kommer att öka (dvs lösningen är mindre sur).

Jag misstänker att om pH blir för lågt så händer otäcka saker. Jag tror att du vill använda betande ättika med är 10% ättiksyra, inte hushållsvinäger som bara är 3%. För konsistens vill du inte heller lämna överflödigt stålull i lösningen för alltid. Jag antar att siffran är ungefär 75%. Så räkna ut att mycket stålull reagerar med 75% av all ättiksyra och använder så mycket stålull. Det kommer att försäkra att du har överskott av ättiksyra som torkar bort ppt.

Färgningslösningen är förmodligen instabil, så blanda bara vad du vill använda inom en ”kort” tidsperiod.

Det torra fasta ämnet bör vara stabilt om det förvaras i en ”förseglad” behållare.

Kommentarer

  • Du har riktningen för pH-förändring bakåt. Reaktionen förbrukar $ \ ce {H +} $, vilket innebär att pH stiger och inte sjunker. Vid höga pH-värden sker oxidationen av järn (II) joner till järn (III) joner lättare. Vid höga pH-värden är lösligheten för järn (III) mycket lägre och järn (hydr) oxider kommer att bildas. Men du har rätt när du säger att lösningen är att använda överflödig ättika. Det håller pH-värdet lågt.

Svar

tl; dr. Men syftet med vinägerprocessen är att producera lösligt järn (III) för att reagera på järntannater. (järnhaltiga tannater är mer lösliga, se järngallbläck, rostomvandlare etc. i Wikipedia). Det enklaste sättet att göra det med hushållskemikalier är vinäger. Tanniner är en stor familj av polyfenolföreningar. Deras färg sträcker sig från orange till brun till svart till lila till nästan blå (marinblå, säg). Om detta gjordes industriellt, skulle jag förvänta mig att järnsulfat skulle användas istället för järnacetat (kolla lösligheten av järnsalter (III). Observera att Fe (III) i de flesta fall är mer stabil (under miljöförhållanden) än Fe (II), så att du kan använda de mer lösliga Fe (II) -salterna och vänta på att Fe oxiderar. Vilket kan ta minuter, timmar, dagar, år, IDK. Det enda jag skulle tänka på med sulfater är ödet för svavelsyran som lämnats efter att fe tannatet fälls ut … ett acetat skulle vara MYCKET mildare på träet …. så kanske acetat är faktiskt det bästa valet … IDK.

Svar

Min kunskap om kemi är för obefintlig för att ge dig det exakta svaret på dina frågor men jag tror att jag har all information som behövs för att Eftersom jag själv är intresserad av att förstå vad som händer kommer jag att dela dem här i hopp om att kompetenta människor kommer att tolka mina resultat. Det verkar som om jag lyckades få färgämnet i ren form. Låt mig förklara hur jag fick det.

För det första är reaktionen jag har mycket renare än din och alla de andra jag har sett på webben. Detta beror förmodligen på det faktum att jag inte använder vit vinäger utan det som kallas ”vinägeressens” och kan erhållas från de flesta ”ryska livsmedelsbutiker” som man kan hitta i hela Europa och, antar jag, överallt där det finns tillräckligt Ryssar. Etiketten säger att det är 25% ättiksyra-lösningen. Vid alla reaktionsstadier är vätskan transparent och klar (förutom bubblor som påminner om gnistrande vatten); det finns inga lager, ingen lerighet. När stålullen är helt upplöst sitter du kvar med lite svart sediment.Med tiden går lösningen mörk från svag svart tefärg till stark svart tefärg (den skiljer sig visuellt från te) och de svarta kristallerna växer på ytan. Första gången jag gjorde denna fläck antog jag att detta var kol från stålet.

Som en sidoteckning uttryckte de andra vissa missuppfattningar. Det är inte helt sant att träets slutfärg alltid är densamma. Den mer utspädda lösningen ger en ljusare grå färg som mörknar ytterligare om efterföljande beläggningar appliceras tills alla tanniner har reagerat. Den mer koncentrerade lösningen, som ger samma slutliga nivå av mörker, har dock en brun nyans. Eftersom jag var ute efter den rena grå färgen spenderade jag lite tid på att experimentera med proportioner. De sista var: en bit stålull upplöst i 250 ml 25% ättiksyra – det tog ett par dagar att lösa sig men sedan satt den i ytterligare en vecka innan jag filtrerade den. Det resulterande koncentratet späddes med 10 delar vatten. Den har pH på cirka 4. Enligt min erfarenhet går den slutliga lösningen inte dåligt som andra föreslog. På tre år har det inte förändrat utseendet eller effekten. Men jag var nära att ta slut på det. Jag bestämde mig för att upprepa processen, och här inträffade de intressanta sakerna.

Jag följde mitt recept till punkt och pricka med undantaget att jag lämnade koncentratet att sitta i nästan 4 veckor innan jag filtrerade. Jag tog ett prov av det filtrerade koncentratet, spädde ut det med 10 delar vatten och fick reda på att den nya lösningen har en mycket ljusare färg än den gamla och en mycket svagare effekt på trä. Jag tog ett annat prov och spädde det tills det matchade färgen på den gamla lösningen (för att uppnå detta tillsatte jag bara 2 delar vatten). På motsvarande sätt producerade den exakt samma träfärg. Det blev klart att jag på något sätt förlorade mycket av den aktiva substansen.

Och sedan insåg jag att i det sista partiet producerade jag mycket mer av de svarta kristaller som växer på ytan och att jag fel antog att vara kol och kastade för första gången – förmodligen för att koncentratet satt fortfarande i fyra veckor istället för en. Under mikroskopet såg jag att kristallerna bara verkar svarta när de är i tillräckligt stora bitar. När de är små är de bruna och genomskinliga, som ölflaskans glas. Jag tog lite och lade dem i vatten för att verifiera att de inte är lösliga. Men jag hade fel och efter ungefär en halvtimme löstes de helt upp (de visade sig också inte vara lösliga i etanol). Den resulterande lösningen hade samma färg som min gamla lösning (med en ren chans att jag satte precis tillräckligt med kristaller i tillräckligt med vatten); Jag täckte en bit trä med den och fick samma färg som den gamla fläcken producerar.

Så, se, dessa kristaller är det ämne som gör jobbet. Jag hoppas att det är tydligt hur man får dem: följ mitt förfarande och låt dem växa på koncentratets yta (på den andra bilden i ditt inlägg ser jag dem – ”de kristallina flingorna”, som du sa – svävar på ytan) . Jag fick massor av dem från en bit stålull (se bilder). Eftersom kristallerna inte löser sig snabbt är det lätt att skölja dem med vatten och sedan göra den slutliga lösningen utan ättiksyra i den. Det är definitivt trevligare att arbeta med eftersom det luktar vatten.

Förutom de frågor du ursprungligen ställde, skulle jag vilja veta vad som är detta kristallina ämne och varför det växer på ytan (kristallerna sjunker faktiskt om de rörs om och flyter bara när de har en torr topp ). Hoppas det här hjälper.

(Till moderatorer: Jag har läst riktlinjerna och jag förstår att jag strängt taget bryter mot det, men jag bedömde att den bidragande informationen uppväger brottet. Om inte, ledsen)

Kristallerna

Detta är en burk på 1 liter. Alla dessa kristaller växte från en bit stålull

Svar

Eftersom jag hade lite rostigt skrotstål (mestadels naglar) som inte försvann när som helst, jag lade dem i en murarburk med 5% vitt vinäger; men det kan ha funnits några föroreningar som damm eller olja på naglarna.

Lösningen jag gjorde långsamt men stadigt gick från klar till orange-brun färg med ett vitt pulver som bildades ovanpå det som återstod av naglar. Det fanns aldrig en tid då min lösning blev grön eller lila trots att jag kollade lösningen ungefär var halvtimme de första timmarna av start och ett par gånger varje dag efteråt. Mina lösningar var ungefär en vecka gamla innan jag försökte filtrera en vid vilken tidpunkt båda lösningarna förblev mörka orange / bruna, med det som såg ut som en ”skorpa” började bildas ovanpå.

Jag lade min lösning genom ett kaffefilter som fångade skorpan, men efter några veckor ändrade lösningen inte färg; den bildade istället en ny mörkbrun skorpa på toppen.Detta nya lager av skorpa verkar bli tjockare när vattennivån sjunker, men det är svårt att säga hur tjockt eftersom en del av skorpan förblir på sidan av burken där vattennivån brukade vara. Den filtrerade lösningen var inne en annan masonburk under denna del av installationen.

Från vad jag läste om Iron (II) acetat kan hydratet framställas genom reaktion av järnoxid eller järnhydroxid med ättiksyra.

Järn (II) hydroxid kan framställas genom att blanda väteperoxid med syra och järn vilket skulle göra en grön lösning som sedan kan reagera med överskott av ättiksyra för att bilda järn (II) acetat. Jag gick med den enklare metoden att använda järn som oxiderades i närvaro av syre och vatten över tiden. Jag tror inte att naglarna jag använde var galvaniserade, men det är en möjlighet att en del av zinken kom från och lät rost bildas på delar av naglarna. p>

Jag skulle ha trott att det kan finnas en liten grön färg om jag mest hade järn (II) acetat, så kanske mycket av järn (III) acetatet suspenderades i vattnet och lyckades på något sätt göra det genom filtret. Kanske förändras järn (II) -acetatet till järn (III) -acetat över tid eller under rätt förhållanden?

Efter ett tag (drygt en månad) kom jag tillbaka till en masonburk med filtrerad lösning. och hittade ett brunt pulver som såg ut som kaffesump. Jag sönder det i ett pulver och tillsatte lite kranvatten. Mitt pulver verkade bli absorberat eller åtminstone hängande i vattnet. En liten mängd av lösningen hälldes på en bit trä som jag hade till hands (jag tror att träet var gran). Lösningen hade några suspenderade partiklar men verkade mestadels vara flytande. Träet började synligt ändra färg på en minut; efter några minuter hade gran nästan samma färg som valnöt. Jag tror att antingen båda typerna hade bildats bredvid varandra, eller att jag kanske bara hade järn III-acetat som bara hängde i vatten, men hjälpte järnacetatet att avböja träet som var fantastiskt (tyvärr, jag har inga bilder på detta). p>

Sammanfattningsvis kunde min ändrade version av denna undersökning inte producera både den gröna lösningen och den lila. Jag önskar att jag visste var den lila färgen kom ifrån; Jag är helt stumpad på den punkten. I alla fall fungerade järnacetatet, oavsett om järn II eller järn III-acetat skapades. Dessutom verkar det inte ha någon roll vad källan till järn är; mina rostiga naglar fungerade fantastiskt och de var fria.

Detta var en enkel lösning att göra; Jag ska göra min egen hemlagade fläck med gamla naglar och vinäger från och med nu.

Kommentarer

Svar

SÖKNINGAR: järnbuff, trävinäger och stålullsfläck, fnissjuice (hittades manligt av människor som vill lägga till färger jag har hittat) och ebenholtsved.

VAD MÅLET: järnacetat II (rödaktig efter filtrering och kan behöva sitta några dagar för att få färg)

HISTORIK: Järnbuff är en av de tre huvudsakliga kemiska fläckarna. Det går tillbaka till 1890-talet där de använde det för vänd lönnpistolen griper tag i guld genom att värmebehandla det efter att järnsprut applicerades på flintlåspistolen och användes vanligt fram till 1960-talet.

BRYGGNING: Det finns många idéer om hur, vad som är klart är att en burk med 1 qt glas eller plast är bäst, med en plasttopp eller en som inte rostar. Det är inte så mycket om du måste använda ett lock på en murare. Locket kan inte vara lufttätt mot vätgaserna som skapas av den kemiska reaktionen av syran i vinäger och järnet i ullen. Detta gör också temperaturer på 100 + ° från min förståelse och erfarenhet. Syre hjälper också till att oxidera. En qt ättika (destillerad vit är bäst) till 1 stålull (ju finare desto bättre eller snabbare). Du kan också skölja stålullen för att rengöra den skyddande oljan och fluffad eller skuren, vilket alla kommer att påskynda bryggningen också. Bryggtiden varierar, men genomsnittet är 24 timmar till 1 vecka (jag tror att en kontrollerad miljö vid rumstemperatur, häxa som jag har sett på platser som ett föreslaget temp för tillförlitliga resultat). Dessa platser pratar inte heller om uppvärmning vinäger eller tillsats av peroxid.Filtrera med kaffefilter eller ostduk för att stoppa bryggningen genom att ta bort kvarvarande stålull. Jag såg det komma ut äppelcidervärg efter filtrering och rödaktigt om cider är vad du får låta sitta förseglat över natten eller tills det är rödaktigt (purpurfärgat är OK men nära att brännas. Ja, över tiden kommer lösningen att bli dålig eftersom det finns inget sätt att stoppa reaktionen helt. Ja, du kan filtrera mer men jag har funnit att det finns en sak som att mycket filtrering).

OBS: Du kan bränna lösningen genom att brygga för lång. Färgen blir svart. Jag har just läst att du kan förnya lösningen genom att tillsätta peroxid till. Men jag vet inte hur mycket.

VALFRITT TILLSATS: Väteperoxid kan användas för att påskynda bryggningen. varför, jag vet inte och tittade aldrig på det). Du kan också värma upp vinägerna för att påskynda bryggningen.

YTTERLIGARE INFORMATION: Jag har upptäckt att överallt, oavsett vad du verkligen gör för att göra det, är slutfärgen densamma. Jag har till och med hittat en projektsida där de använde svart te och järnbuffet slutade med samma färg till slut, med tall. Vad jag har hittat är om det är för lätt när det appliceras på trä, vänta en dag eller två, plus när klarlack applicerade det mörknar det. Det bleknar inte i solen så det är bra inomhus eller ute. Nu finns det många sätt att åldra trä med saker hemma. Jag hör att spisrengöraren är perfekt för att gråa trä, så de olika frågorna du kan kan fungera lika bra, men det är helt upp till hur du gör det och de resultat du letar efter.

BAKGRUND: I hjälpte till med att skapa en lösning för mitt jobb för några år sedan. Vi tjänar cirka 30 liter åt gången. Jag har sedan flyttat avdelningar så jag leker inte längre med det men nyligen började jag experimentera igen och tycker alltid om att lära mig mer om det

Hoppas det hjälper om du fortfarande arbetar med det.

Kommentarer

  • Frågan handlar inte om att ebonisera trä, det ’ handlar om att förstå kemin som noggrant som möjligt.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *