Reaction of Sodium Thiosulfate with Iron(III) Salts - Chemistry and Chemists № 3 2025

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Reaction of Sodium Thiosulfate with Iron(III) Chloride - Part 3
Реакция тиосульфата натрия с хлоридом железа(III) - Часть 3

In the second experiment, I increased the amounts of the reagents tenfold. I dissolved 6.12 g of sodium thiosulfate in 90 mL of distilled water in a flask. I weighed out 10.00 g of the iron(III) chloride solution from the jar, but this time I did not dilute it with water.

I added all the iron(III) chloride at once to the sodium thiosulfate solution. The liquid in the flask turned a dark purple, almost black. Gradually, the reaction mixture began to lighten, turning first brown and then yellow.

It was unclear which reagent was in excess, since I had used the entire volume of both solutions at once. A more practical approach was to add the iron(III) chloride in small portions.

Therefore, I weighed 1.13 g of sodium thiosulfate in a flask and dissolved it in 100 mL of distilled water. I then added a small portion of the iron(III) chloride solution and shook the flask. A dark purple color appeared, which gradually faded until the solution turned yellow. Adding another portion of ferric chloride and shaking again produced the same effect: the dark purple color appeared, then slowly faded to yellow.

I repeated this procedure seven times, obtaining the same result each time. After the eighth addition of ferric chloride, the solution no longer turned dark purple, indicating that all the sodium thiosulfate had been consumed.

Photos/Video

Реакция тиосульфата натрия с хлоридом железа(III) - Часть 3

Во втором эксперименте увеличил количества веществ в десять раз. В колбе растворил 6.12 г тиосульфата натрия в 90 мл дистиллированной воды. Взвесил 10.00 г раствора хлорида железа (III), взятого из банки, но в этот раз я не стал разбавлять данный раствор водой.

К тиосульфату натрия прибавил весь хлорид железа сразу. Жидкость в колбе окрасилась в темно-пурпурный цвет (раствор был почти черным). Постепенно реакционная смесь стала светлеть, становясь сначала коричневой, потом - желтой.

Какой реагент остался в избытке, было неизвестно, поскольку я использовал сразу весь объем растворов, предназначенных для эксперимента. Целесообразнее добавлять хлорид железа (III) небольшими порциями.

Итак, в колбе взвесил 1.13 г тиосульфата натрия, растворил его в 100 мл дистиллированной воды. Добавил небольшую порцию раствора хлорида железа (III), встряхнул колбу. Появилась темно-пурпурная окраска, затем раствор постепенно стал бледнеть, пока его цвет не перешел в желтый. Новая порция хлорида железа и встряхивание опять вызвали появление темно-пурпурной окраски раствора, которая постепенно бледнела. Описанную процедуру я повторил семь раз, получив схожий результат. Восьмая порция хлорида железа уже не вызвала появления темно-пурпурного цвета раствора, поскольку весь тиосульфат натрия прореагировал.

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Direct and Reverse Reagents Addition Order - Part 4
Прямой и обратный порядок прибавления реагентов - Часть 4

To improve mixing, I conducted the following experiments using a magnetic stirrer. This method is more convenient than stirring the reaction mixture manually or relying on the natural diffusion of the reactants.

I poured 400 mL of distilled water into a beaker and placed it on the magnetic stirrer. With vigorous stirring, I dissolved 2.02 g of sodium thiosulfate in the water. Then I added a solution of iron(III) chloride. A dark purple color appeared immediately, which slowly faded over time until the solution became light yellow. This color transition took several tens of seconds. After the solution turned pale, I added more iron(III) chloride. A new intense color appeared again, which gradually faded. I repeated this procedure several times.

Depending on the amount of Fe(III) added, a purple color of varying intensity was observed, after which the solution gradually lightened to yellow or light brown. Eventually, the next portion of the iron(III) chloride solution no longer produced a purple color, as all the thiosulfate had been consumed.

At this point, an excess of Fe(III) cations was present in the solution, since all the sodium thiosulfate had already reacted. Further additions of iron(III) chloride, of course, no longer produced the purple coloration of the complex. In previous experiments, I had stopped at this stage. However, this time I decided to continue the experiment, reversing the order of reagent addition.

I added a few grams of solid sodium thiosulfate to the reaction mixture. The solution turned black (the dark purple color was indistinguishable because of its intensity), and then gradually faded, as before, until the solution became light brown. Thus, the reverse order of reagent addition also led to the formation and subsequent decomposition of the complex.

Later, I found that it was best to dissolve sodium thiosulfate in water before adding it to the reaction mixture - this noticeably accelerated the appearance of the black color.

Finally, I added a small amount of black tea to the reaction mixture. Tannins are known to form intensely colored complexes with both iron(III) and iron(II) salts. The solution turned a dark greenish-yellow. I am unable to explain this coloration, since the complexes of iron cations with black tea tannins are typically dark violet or black.

Photos/Video

Прямой и обратный порядок прибавления реагентов - Часть 4

Для интенсификации перемешивания следующие эксперименты провел, используя магнитную мешалку. Это удобнее, чем перемешивать реакционную смесь вручную, или надеяться на естественную диффузию реагентов.

Налил в стакан 400 мл дистиллированной воды, поставил на магнитную мешалку. При интенсивном перемешивании растворил в воде 2.02 г тиосульфата натрия. Добавил раствор хлорида железа (III) - моментально появилась темно-пурпурная окраска, которая медленно ослабевала со временем, пока раствор не стал светло-желтым. Переход окраски занял десятки секунд. После того, как раствор побледнел, я добавлял новую порцию хлорида железа (III), что вызывало новое появление интенсивной окраски, которая постепенно ослабевала. Данную процедуру повторил несколько раз.

В зависимости от количества Fe(III), наблюдалась пурпурная окраска разной интенсивности, после чего раствор бледнел, становясь желтым или светло-коричневым. Наконец, очередная порция раствора хлорида железа (III) уже не вызвала появления пурпурной окраски, поскольку весь тиосульфат израсходовался.

Итак, в растворе образовался избыток катионов Fe(III), поскольку весь тиосульфат натрия прореагировал с хлоридом железа (III). Дальнейшее прибавление хлорида железа (III), разумеется, не вызывало появления пурпурной окраски комплекса. Прошлые эксперименты я на данном этапе заканчивал. Однако, в этот раз решил продолжить, используя обратный порядок прибавления реагентов.

Добавил в реакционную смесь несколько грамм твердого тиосульфата натрия. Раствор стал черным (из-за интенсивной окраски темно-пурпурный цвет был неразличим), после чего его окраска начала постепенно ослабевать, как и в предыдущих случаях, пока раствор не стал светло-коричневым. Как видите, обратный порядок прибавления реагентов также ведет к образованию и дальнейшему разложению комплекса.

Позже обнаружил, что тиосульфат натрия желательно растворить в воде перед добавлением в реакционную смесь - это ускоряло появление черной окраски.

В заключение добавил в реакционную смесь немного черного чая. Как известно, танины образуют интенсивно окрашенные комплексы с солями железа (III) и (II). Раствор окрасился в темный, зелено-желтый цвет. Объяснить появление такой окраски затрудняюсь, поскольку комплексы катионов железа с танинами черного чая имеют темно-фиолетовый или черный цвет.