Хлорид железа (III)

редактировать
химическое соединение
Хлорид железа (III)
Гексагидрат хлорида железа (III).jpg . Хлорид железа (III) (гидрат)
Железо ( III) хлорид ангидрат.jpg . Хлорид железа (III) (безводный)
лист трихлорида железа-3D-polyhedra.png Трихлорид железа-листы-укладка-3D-polyhedra.png
Названия
Названия ИЮПАК Хлорид железа (III). Трихлорид железа
Другие названия
  • Хлорид железа
  • Молизит
  • Flores martis
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.846 Отредактируйте это в Викиданных
Номер EC
  • 231-729-4
PubChem CID
номер RTECS
  • LJ9100000
UNII
номер ООН
  • 1773 (безводный)
  • 2582 (вод. Раствор. )
Панель управления CompTox (EPA )
InChI
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула FeCl. 3
Молярная масса
  • 162,204 г / моль (безводный)
  • 270,295 г / моль (гексагидрат)
Внешний видЗелено-черный в отраженном свете; пурпурно-красный в проходящем свете; желтое твердое вещество в виде гексагидрата; коричневый как водный раствор
Запах Незначительный HCl
Плотность
  • 2,90 г / см (безводный)
  • 1,82 г / см (гексагидрат)
Точка плавления 307,6 ° C (585,7 ° F; 580,8 K) (безводный). 37 ° C (99 ° F; 310 K) (гексагидрат)
Температура кипения
  • 316 ° C (601 ° F, 589 K) (безводный, разлагается)
  • 280 ° C (536 ° F, 553 K) (гексагидрат, разлагается)
Растворимость в воде 912 г / л (без или гексагидрат, 25 ° C)
Растворимость в
  • 630 г / л (18 ° C)
  • Хорошо растворим
  • 830 г / л
  • Хорошо растворим
Магнитная восприимчивость (χ)+ 13,450 · 10 см / моль
Вязкость 12 c P (40% раствор)
Структура
Кристаллическая структура Гексагональная, hR24
Пространственная группа R3, № 148
Постоянная решетки a = 0,6065 нм, b = 0,6065 нм, c = 1,742 нм α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
Формульные единицы (Z)6
Координационная геометрия Октаэдрическая
Опасности
Данные по безопасности она et ICSC 1499
Пиктограммы GHS Corr. Встретились. 1; Skin Corr. 1С; Eye Dam. 1 Acute Tox. 4 (оральный)
Сигнальное слово GHS Опасно
Краткая характеристика опасности GHS H290, H302, H314, H318
Меры предосторожности GHS P234, P260, P264, P270, P273, P280, P301 + 312, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P363, P304 + 340, P310, P321, P305 + 351 + 338, P390, P405, P406, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)четырехцветный алмаз NFPA 704 0 2 0
Температура вспышки Невоспламеняющийся
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
REL (рекомендуется)TWA 1 мг / м
Родственные соединения
Другие анионы
Прочие катионы
Связанные коагулянты
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандарте d состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки в ink

Хлорид железа (III) представляет собой неорганическое соединение формулы (Fe Cl. 3). Также называемый хлорид железа, это обычное соединение железа в степени окисления +3. Безводное соединение представляет собой твердое кристаллическое вещество с температурой плавления 307,6 ° C. Цвет зависит от угла обзора: в отраженном свете кристаллы кажутся темно-зелеными, а в проходящем свете они кажутся пурпурно-красными.

Содержание

  • 1 Структура и свойства
    • 1.1 Безводный
    • 1.2 Гидраты
    • 1.3 Водный раствор
  • 2 Получение
  • 3 Реакции
    • 3.1 Окислительно-восстановительные реакции
    • 3.2 С карбоксилат-анионами
    • 3.3 С алкоксидами щелочных металлов
    • 3.4 С металлоорганическими соединениями
  • 4 Использование
    • 4.1 Промышленное применение
    • 4.2 Лабораторное использование
    • 4.3 Другое применение
  • 5 Безопасность
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература

Структура и свойства

Безводный

Безводный хлорид железа (III) имеет структуру BiI 3, с октаэдрическими центрами Fe (III), соединенными двухкоординированными хлоридными лигандами .

Хлорид железа (III) имеет относительно низкую температуру плавления и кипит при температуре около 315 ° C. Пар состоит из димера Fe. 2Cl. 6 (ср. хлорид алюминия ), который все больше диссоциирует на мономерный FeCl. 3 (с точечной группой D 3h симметрия молекулы ) при более высокой температуре, что конкурирует с его обратимым разложением с образованием хлорида железа (II) и хлора газа.

Гидраты

В дополнение к безводному веществу хлорид железа образует четыре гидрата. Все формы хлорида железа (III) содержат два или более хлорида в качестве лигандов, а три гидрата содержат гексагидрат FeCl 4.

  • : FeCl 36H2O имеет структурную формулу транс- [Fe (H 2O)4Cl2] Cl2H 2O
  • FeCl 3 2,5H 2O имеет структурную формулу цис- [Fe (H 2O)4Cl2] [FeCl 4]H2O.
  • дигидрат: FeCl 32H2O имеет структурную формулу транс- [Fe (H 2O)4Cl2] [FeCl 4].
  • FeCl33,5H 2 O имеет структурную формулу цис- [FeCl 2(H2O)4] [FeCl 4 ] 3H 2O.

Водный раствор

Водные растворы хлорида железа имеют характерный желтый цвет, в отличие от бледно-розовых растворов [Fe (H 2O)6]. Согласно спектроскопическим измерениям, основными частицами водных растворов хлорида железа являются октаэдрический комплекс [FeCl 2(H2O)4] (стереохимия не указана) и тетраэдрический [FeCl 4].

Получение

Безводный хлорид железа (III) может быть получен объединением элементов:

2 Fe (s) + 3 Cl 2 ( g) ⟶ 2 FeCl 3 (s) {\ displaystyle {\ ce {2 {Fe _ {(} s)} + 3Cl2 _ {(} g) ->2FeCl3 _ {(} s)}}}{\displaystyle {\ce {2{Fe_{(}s)}+3Cl2_{(}g)->2FeCl3_ {(} s)}}}

Растворы хлорида железа (III) производятся в промышленных масштабах как из железа, так и из руды по замкнутому циклу.

  1. Растворение железной руды в соляной кислоте
    Fe 3 O 4 (тв.) + 8 HCl (водн.) ⟶ FeCl 2 (водн.) + 2 FeCl 3 (водн.) + 4 H 2 О (л) {\ Displaystyle {\ ce {Fe3O4 _ {(} s) {+ ~} 8HCl _ {(} водный раствор) ->FeCl2 _ {(} водный раствор) {+ ~} 2FeCl3 _ {(} водный раствор) {+ ~} 4H2O _ {(} l)}}}{\displaystyle {\ce {Fe3O4_{(}s){+~}8HCl_{(}aq)->FeCl2 _ {(} водн.) {+ ~} 2FeCl3 _ {(} водн.) {+ ~} 4H2O _ {(} l)}}}
  2. Окисление хлорида железа (II)>с хлором
    2 FeCl 2 (водн.) + Cl 2 (г) ⟶ 2 FeCl 3 (водн.) {\ displaystyle {\ ce {2FeCl2 _ {(} aq) {+ ~} Cl2 _ {(} г) ->2FeCl3 _ {(} aq)}}}{\displaystyle {\ce {2FeCl2_{(}aq){+~}Cl2_{(}g)->2FeCl3 _ {(} aq)}}}
  3. Окисление хлорида железа (II) кислородом
    4 FeCl 2 (водн.) + O 2 + 4 HCl ⟶ 4 FeCl 3 (водн.) + 2 H 2 O (l) {\ displaystyle {\ ce {4FeCl2 _ {(} aq) {+ ~} O2 {+ ~} 4HCl->4FeCl3 _ {(} водн.) {+ ~} 2H2O _ {(} l)} }}{\displaystyle {\ce {4FeCl2_{(}aq){+~}O2{+~}4HCl->4FeCl3 _ {(} aq) {+ ~} 2H2O _ {(} l)}}}

Небольшие количества могут быть получены реакцией железа с соляной кислотой, а затем с перекисью водорода. Пероксид водорода является окислителем при превращении хлорида двухвалентного железа в хлорид железа

Безводный хлорид железа (III) не может быть получен из гидрата нагреванием. Вместо этого твердое вещество разлагается на HCl и оксихлорид железа. Превращение можно осуществить обработкой тионилхлоридом. Точно так же дегидратация может быть осуществлена ​​с помощью триметилсилилхлорида :

FeCl 3 ⋅ 6 H 2 O + 12 Me 3 SiCl ⟶ FeCl 3 + 6 (Me 3 Si) 2 O + 12 HCl {\ displaystyle {\ ce {FeCl3.6H2O + 12 Me3SiCl ->FeCl3 + 6 (Me3Si) 2O + 12 HCl}}}{\displaystyle {\ce {FeCl3.6H2O + 12 Me3SiCl ->FeCl3 + 6 (Me3Si) 2O + 12 HCl}}}

Реакции

Коричневый кислый раствор хлорида железа (III)

Хлорид железа (III) подвергается гидролизу с образованием сильно кислого раствора.

При нагревании с оксидом железа (III) при 350 ° C хлорид железа (III) дает железо оксихлорид, слоистое твердое вещество и интеркаляция хозяина.

FeCl 3 + Fe 2 O 3 ⟶ 3 FeOCl {\ displaystyle {\ ce {FeCl3 + Fe2O3 ->3FeOCl}}}{\displaystyle {\ce {FeCl3 + Fe2O3 ->3FeOCl}}} >Безводная соль умеренного сильная кислота Льюиса, образующая аддукты с основаниями Льюиса, такими как оксид трифенилфосфина ; например, FeCl. 3 (OPPh. 3). 2, где Ph представляет собой фенил. Он также реагирует с другими солями хлорида с образованием желтого тетраэдрического [FeCl. 4] -. иона. Соли [FeCl. 4] -. в соляной кислоте можно экстрагировать диэтиловым эфиром.

окислительно-восстановительными реакциями

Хлорид железа (III) является мягким окислитель, например, он способен окислять хлорид меди (I) до хлорида меди (II).

FeCl 3 + CuCl ⟶ FeCl 2 + CuCl 2. {\ displaystyle {\ ce {FeCl3 + CuCl ->FeCl2 + CuCl2}}}{\displaystyle {\ce {FeCl3 + CuCl ->FeCl2 + CuCl2}}}

Он также реагирует с железом с образованием хлорида железа (II):

2 FeCl 3 + Fe 3 FeCl 2 { \ displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + Fe ->3 FeCl2}}}{\displaystyle {\ce {2 FeCl3 + Fe ->3 FeCl2}}}

Традиционный синтез безводного хлорида железа представляет собой восстановление FeCl 3 с помощью хлорбензол :

2 FeCl 3 + C 6 H 5 Cl ⟶ 2 FeCl 2 + C 6 H 4 Cl 2 + HCl {\ displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + C6H5Cl ->2 FeCl2 + C6H4Cl2 + HCl}}}{\displaystyle {\ce {2 FeCl3 + C6H5Cl ->2 FeCl2 + C6H4Cl2 + HCl}}}

С карбоксилатными анионами

Оксалаты быстро реагируют <222 с водным хлоридом железа (III) с получением [Fe (C. 2O. 4). 3]. Другие карбоксилатные соли образуют комплексы; например, цитрат и тартрат.

С алкоксидами щелочных металлов

щелочных металлов алкоксиды реагируют с образованием комплексов алкоксидов металлов различной сложности. Соединения могут быть димерными или тримерными. В твердой фазе были описаны различные многоядерные комплексы для номинальной стехиометрической реакции между FeCl. 3 и этоксидом натрия :

FeCl 3 + 3 [C 2 H 5 O] - Na + ⟶ Fe (OC 2 H 5) 3 + 3 NaCl {\ displaystyle {\ ce {FeCl3 + 3 [C2H5O] - Na + ->Fe (OC2H5) 3 + 3 NaCl}}}{\displaystyle {\ce {FeCl3 + 3 [C2H5O]- Na+ ->Fe (OC2H5) 3 + 3 NaCl }}}

С металлоорганическими соединениями

Хлорид железа (III) в растворе эфира окисляет метиллитий LiCH. 3 с образованием первого светло-зеленовато-желтого тетрахлорферрата (III) лития LiFeCl. 4 раствора, а затем, с дополнительным добавлением метиллития, тетрахлорферрат (II) лития Li. 2FeCl. 4:

2 FeCl 3 + LiCH 3 ⟶ FeCl 2 + LiFeCl 4 + ⋅ CH 3 {\ displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + LiCH3 ->FeCl2 + LiFeCl4 +.CH3}}}{\displaystyle {\ce {2 FeCl3 + LiCH3 ->FeCl2 + LiFeCl4 +.CH3}}}
LiFeCl 4 + LiCH 3 ⟶ Li 2 FeCl 4 + ⋅ CH 3 {\ displaystyle {\ ce {LiFeCl4 + LiCH3 ->LiFeCl4 + LiCH3 ->LiCH3.CH3}}}{\displaystyle {\ce {LiFeCl4 + LiCH3 ->Li2FeCl4 +.CH3}}}

Метильные радикалы соединяются сами с собой или реагируют с другими компонентами, давая в основном этан C. 2H. 6 и некоторое количество метана CH. 4.

Использует

Промышленное

Хлорид железа (III) используется в очистке сточных вод и производстве питьевой воды в качестве коагулянта и флокулянт. В этом заявлении FeCl. 3 в слабощелочной воде реагирует с ионом гидроксида с образованием хлопка гидроксида железа (III), или, более точно, в виде FeO (OH) -., который может удалять взвешенные материалы.

[Fe (H 2 O) 6] 3 + + 4 HO - ⟶ [Fe (H 2 O) 2 (HO) 4] - + 4 H 2 O ⟶ [Fe (H 2 O) O (HO) 2] - + 6 H 2 O {\ displaystyle {\ ce {{[Fe (H2O) 6] ^ {3 +}} + 4HO ^ {-} ->{[Fe (H2O) 2 (HO) 4] ^ {-}} + 4H2O ->{[Fe (H2O) O (HO) 2] ^ {-}} + 6H2O}}}{\displaystyle {\ce {{[Fe(H2O)6]^{3+}}+4HO^{-}->{[Fe (H2O) 2 (HO) 4] ^ { -}} + 4H2O ->{[Fe (H2O) O (HO) 2] ^ {-}} + 6H2O}}}

Он также используется в качестве выщелачивающего агента в хлоридной гидрометаллургии, например, при производстве Si из FeSi (процесс Silgrain). 226>

Другим важным применением хлорида железа (III) является травление меди в двухступенчатой ​​окислительно-восстановительной реакции до хлорида меди (I), а затем для хлорид меди (II) в производстве печатных плат.

FeCl 3 + Cu ⟶ FeCl 2 + CuCl {\ displaystyle {\ ce {FeCl3 + Cu ->FeCl2 + CuCl}} }{\displaystyle {\ce {FeCl3 + Cu ->FeCl2 + CuCl}}}
FeCl 3 + CuCl ⟶ FeCl 2 + CuCl 2 {\ displaystyle {\ ce {FeCl3 + CuCl ->FeCl2 + CuCl2} 137}}>FeCl2 + CuCl2}}} "class =" mwe-math-fallback-image-inline "src =" https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/273bc64aeb5ad040d59fa96e0ead5ac39671c7d6 "/>

Хлорид железа (III) используется в качестве катализатора реакции этилена с хлором с образованием этилендихлорида (1,2-дихлорэтан ), важного товара химическое вещество, которое в основном используется для промышленного производства винилхлорида, мономера для производства ПВХ.

H 2 C = CH 2 + Cl 2 ⟶ ClCH 2 CH 2 Cl {\ displaystyle {\ ce {H2C = CH2 + Cl2 ->ClCH2CH2Cl}}}{\displaystyle {\ce {H2C=CH2 + Cl2 ->ClCH2CH2Cl}}}

Использование в лаборатории

В лаборатории обычно используется хлорид железа (III) в качестве кислоты Льюиса для катализа таких реакций, как хлорирование ароматических соединений и реакция Фриделя – Крафтса ароматических углеводородов. Он менее мощный, чем хлорид алюминия, но в некоторых случаях эта мягкость приводит к более высоким выходам, например, при алкилировании бензола:

Хлорид железа (III) в виде катализатор

Тест с хлоридом железа является традиционным колориметрическим методом. тест на фенолы, в котором используется 1% раствор хлорида железа (III), нейтрализованный гидроксидом натрия до образования небольшого осадка FeO (OH). Перед употреблением смесь фильтруют. Органическое вещество растворяют в воде, метаноле или этаноле, затем добавляют раствор нейтрализованного хлорида железа (III) - временное или постоянное окрашивание (обычно фиолетовое, зеленое или синее) указывает на наличие фенола или енола.

Эта реакция используется в точечном тесте Триндера, который используется для определения присутствия салицилатов, в частности, салициловой кислоты, которая содержит фенольную группу ОН.

Этот тест можно использовать для обнаружения присутствия гамма-гидроксимасляной кислоты и гамма-бутиролактона, которые заставляют его становиться красно-коричневым.

Другое применение

  • Используется в безводной форме в качестве сушильного реагента в определенных реакциях.
  • Используется для обнаружения присутствия фенольных соединений в органическом синтезе; например, проверка чистоты синтезированного аспирина.
  • , используемого при очистке воды и сточных вод для осаждения фосфата в виде фосфата железа (III).
  • Используется при очистке сточных вод для контроля запаха.
  • Используется Американские коллекционеры монет определяют даты никелей буйвола, которые так сильно изношены, что дату больше не видно.
  • Используется кузнецами и мастерами узорчатой ​​сварки для протравите металл, придав ему контрастный эффект, чтобы увидеть слои или дефекты металла.
  • Используется для травления видманштаттенового узора в железе метеоритах.
  • Необходимо для травления фотогравюра пластины для печати фотографий и изображений изобразительного искусства в глубокой печати и для травления ротогравюрных цилиндров, используемых в полиграфической промышленности.
  • Используется для изготовления печатные платы (PCB) травлением меди.
  • Используется для снятия алюминиевого покрытия с зеркал.
  • Используется для травления сложных медицинских устройств.
  • Используется в ve
  • Реагирует с циклопентадиенилмагнийбромидом в одном препарате ферроцена, комплекса металла и сэндвича.
  • Иногда используется в технике обжига изделий из раку, когда железо окрашивает керамические изделия в оттенки розового, коричневого и оранжевого цветов.
  • Используется для проверки устойчивости нержавеющей стали к питтингу и щелевой коррозии. стали и других сплавов.
  • Используется вместе с NaI в ацетонитриле для мягкого восстановления органических азидов до первичных аминов.
  • Используется в модели тромбоза у животных.
  • Используется для накопления энергии системы.
  • Исторически он использовался для создания прямых положительных чертежей.
  • Компонент модифицированного раствора Карнуа, применяемый для хирургического лечения керато-кистозной одонтогенной опухоли (KOT).

Безопасность

Хлорид железа (III) опасен, очень агрессивен и кислотен. Безводный материал является мощным обезвоживающим агентом.

Хотя сообщения об отравлении людей редки, употребление хлорида железа может привести к серьезным заболеваниям и смертности. Несоответствующая маркировка и хранение приводят к случайному проглатыванию или ошибочной диагностике. Ранняя диагностика важна, особенно у серьезно отравленных пациентов.

См. Также

Примечания

Ссылки

Дополнительная литература

На Викискладе есть материалы, относящиеся к Железу (III) хлорид.
  1. Лид Д.Р., изд. (1990). Справочник CRC по химии и физике (71-е изд.). Анн-Арбор, Мичиган, США: CRC Press. ISBN 9780849304712.
  2. Стечер П.Г., Финкель М.Дж., Зигмунд Огайо, ред. (1960). Индекс химических веществ и лекарств Мерк (7-е изд.). Рэуэй, Нью-Джерси, США: Merck Co.
  3. Nicholls D (1974). Комплексы и переходные элементы первого ряда, Macmillan Press, Лондон, 1973. Текст по химии Макмиллана. Лондон: Macmillan Press. ISBN 9780333170885.
  4. Уэллс А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия. Оксфордские научные публикации (5-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780198553700.
  5. March J (1992). Расширенная органическая химия (4-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley Sons, Inc., стр. 723. ISBN 9780471581482.
  6. Reich HJ, Rigby HJ, ред. (1999). Кислые и основные реагенты. Справочник реагентов для органического синтеза. Нью-Йорк: John Wiley Sons, Inc. ISBN 9780471979258.

Последняя правка сделана 2021-05-24 06:56:34
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте