Хлорид железа (III)

Хлорид железа (III)

Хлорид железа (III) (гидрат)
Хлорид железа (III) (безводный)
Имена
Имена ИЮПАК Хлорид железа (III) Трихлорид железа
Другие имена Хлорид железа Молизит Флорес Мартис
Идентификаторы
Количество CAS	7705-08-0 Y 10025-77-1 (гексагидрат) Y 54862-84-9 (дигидрат) Y 64333-00-2 (3,5гидрат)
3D модель ( JSmol )	Интерактивное изображение
ЧЭБИ	ЧЕБИ: 30808 Y
ChemSpider	22792 Y
ECHA InfoCard	100.028.846
Номер ЕС	231-729-4
PubChem CID	24380
Номер RTECS	LJ9100000
UNII	U38V3ZVV3V Y 0I2XIN602U  (гексагидрат) Y Y048945596  (дигидрат) Y
Номер ООН	1773 (безводный) 2582 ( водн. Раствор )
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID8020622
ИнЧИ InChI = 1S / 3ClH.Fe / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Y Ключ: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K Y InChI = 1S / 3ClH.Fe / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 Ключ: RBTARNINKXHZNM-DFZHHIFOAF Ключ: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K
Улыбки Cl [Fe] (Cl) Cl
Характеристики
Химическая формула	FeCl 3
Молярная масса	162,204  г / моль (безводный) 270,295  г / моль (гексагидрат) [1]
Внешность	Зелено-черный в отраженном свете; пурпурно-красный в проходящем свете; желтое твердое вещество в виде гексагидрата; коричневый как водн. решение
Запах	Незначительный HCl
Плотность	2,90  г / см 3 (безводный) 1,82  г / см 3 (гексагидрат) [1]
Температура плавления	307,6 ° C (585,7 ° F, 580,8 K) (безводный) 37 ° C (99 ° F, 310 K) (гексагидрат) [1]
Точка кипения	316 ° C (601 ° F, 589 K) (безводный, разлагается) [1] 280 ° С (536 ° F, 553 К) (гексагидрат, разлагается)
Растворимость в воде	912  г / л ( безводный или гексагидрат, 25  ° C) [1]
Растворимость в Ацетон Метанол Этиловый спирт Диэтиловый эфир [1]	630 г / л (18 ° С) Хорошо растворим 830 г / л Хорошо растворим
Магнитная восприимчивость (χ)	+ 13,450 · 10 −6  см 3 / моль [2]
Вязкость	12 c P (40% раствор)
Структура
Кристальная структура	Шестиугольный , hR24
Космическая группа	Р 3 , № 148 [3]
Постоянная решетки	a  = 0,6065  нм, b  = 0,6065  нм, c  = 1,742  нм α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
Формула единиц ( Z )	6
Координационная геометрия	Восьмигранный
Опасности [5] [6] [Примечание 1]
Паспорт безопасности	ICSC 1499
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Опасность
Положения об 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 , Р390 , Р405 , Р406 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)	2 0 0
точка возгорания	Негорючий
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
REL (рекомендуется)	TWA 1  мг / м 3 [4]
Родственные соединения
Другие анионы	Фторид железа (III) Бромид железа (III)
Другие катионы	Хлорид железа (II) Хлорид марганца (II) Хлорид кобальта (II) Хлорид рутения (III)
Связанные коагулянты	Сульфат железа (II) Полиалюминий хлорид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
N проверить  ( что есть   ?)YN
Ссылки на инфобоксы

Хлорид железа (III) представляет собой неорганическое соединение формулы ( Fe Cl
3). Также называется хлоридом 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 - пурпурно-красными.

Структура и свойства [ править ]

Безводный [ править ]

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

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 симметрией молекулы точечной группы D _3h ) при более высокой температуре, что конкурирует с его обратимым разложением с образованием хлорида железа (II) и газообразного хлора . ^[8]

Увлажняет [ править ]

Помимо безводного материала, хлорид железа образует четыре гидрата. Все формы хлорида железа (III) содержат два или более хлорида в качестве лигандов, а три гидрата содержат FeCl ₄ ^- . ^[9]

• гексагидрат : FeCl ₃ ^. 6H ₂ O имеет структурную формулу транс- [Fe (H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] Cl ^. 2H ₂ O ^[10]
• FeCl ₃ ^. 2.5H ₂ O имеет структурную формулу цис - [Fe (H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] [FeCl ₄ ] ^. H ₂ O.
• дигидрат : FeCl ₃ ^. 2H ₂ O имеет структурную формулу транс - [Fe (H ₂ O) ₄ Cl ₂ ] [FeCl ₄ ].
• FeCl ₃ ^. 3.5H ₂ O имеет структурную формулу цис - [FeCl ₂ (H ₂ O) ₄ ] [FeCl ₄ ] ^. 3H ₂ O.

Водный раствор [ править ]

Водные растворы хлорида железа имеют характерный желтый цвет в отличие от бледно-розовых растворов [Fe (H ₂ O) ₆ ] ³⁺ . Согласно спектроскопическим измерениям, основными видами в водных растворах хлорида железа являются октаэдрический комплекс [FeCl ₂ (H ₂ O) ₄ ] ⁺ (стереохимия не указана) и тетраэдрический [FeCl ₄ ] ^- . ^[9]

Подготовка [ править ]

Безводный хлорид железа (III) может быть получен путем объединения элементов: ^[11]

${\ displaystyle {\ ce {2 {Fe _ {(} s)} + 3Cl2 _ {(} g) -> 2FeCl3 _ {(} s)}}}$

Растворы хлорида железа (III) производятся промышленным способом как из железа, так и из руды по замкнутому циклу.

1. Растворение железной руды в соляной кислоте

   ${\ displaystyle {\ ce {Fe3O4 _ {(} s) {+ ~} 8HCl _ {(} aq) -> FeCl2 _ {(} aq) {+ ~} 2FeCl3 _ {(} aq) {+ ~} 4H2O _ {(} l )}}}$

2. Окисление железа (II) , хлорид с хлором

   ${\ Displaystyle {\ ce {2FeCl2 _ {(} водн.) {+ ~} Cl2 _ {(} g) -> 2FeCl3 _ {(} водн.$

3. Окисление железа (II) , хлорид с кислородом

   ${\ displaystyle {\ ce {4FeCl2 _ {(} aq) {+ ~} O2 {+ ~} 4HCl-> 4FeCl3 _ {(} aq) {+ ~} 2H2O _ {(} l)}}}$

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

Безводный хлорид железа (III) нельзя получить из гидрата нагреванием. Вместо этого твердое вещество разлагается на HCl и оксихлорид железа . Превращение можно осуществить обработкой тионилхлоридом . ^[12] Аналогичным образом дегидратация может осуществляться с помощью триметилсилилхлорида : ^[13]

${\ displaystyle {\ ce {FeCl3.6H2O + 12 Me3SiCl -> FeCl3 + 6 (Me3Si) 2O + 12 HCl}}}$

Реакции [ править ]

Хлорид железа (III) подвергается гидролизу с образованием сильно кислого раствора. ^{[14] [9]}

При нагревании с оксидом железа (III) при 350 ° C хлорид железа (III) дает оксихлорид железа , слоистое твердое вещество и хозяин интеркаляции . ^[15]

${\ Displaystyle {\ ce {FeCl3 + Fe2O3 -> 3FeOCl}}}$

Безводная соль представляет собой умеренно сильную кислоту Льюиса , образующую аддукты с основаниями Льюиса, такими как оксид трифенилфосфина ; например, FeCl
3(OPPh
3)
2где Ph - фенил . Он также реагирует с другими хлоридными солями с образованием желтого тетраэдра [FeCl
4]-
ион. Соли [FeCl
4]-
в соляной кислоте может быть экстрагирован диэтиловым эфиром .

Редокс-реакции [ править ]

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

${\ Displaystyle {\ ce {FeCl3 + CuCl -> FeCl2 + CuCl2}}}$

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

${\ Displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + Fe -> 3 FeCl2}}}$

Традиционный синтез безводного хлористого железа является снижение FeCl 3 с хлорбензола : ^[16]

${\ Displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + C6H5Cl -> 2 FeCl2 + C6H4Cl2 + HCl}}}$

С карбоксилат-анионами [ править ]

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

С алкоксидами щелочных металлов [ править ]

Алкоксиды щелочных металлов реагируют с образованием комплексов алкоксидов металлов различной сложности. ^[17] Соединения могут быть димерными или тримерными. ^[18] В твердой фазе для номинальной стехиометрической реакции между FeCl было описано множество многоядерных комплексов.
3и этоксид натрия : ^{[19] [20]}

${\ Displaystyle {\ ce {FeCl3 + 3 [C2H5O] - Na + -> Fe (OC2H5) 3 + 3 NaCl}}}$

С металлоорганическими соединениями [ править ]

(III) , хлорид железа в эфирном растворе окисляет метиллития LICH
3с образованием первого светло-зеленовато-желтого тетрахлорферрата (III) лития LiFeCl
4раствора, а затем, при дальнейшем добавлении метиллития, тетрахлорферрат лития (II) Li
2FeCl
4: ^{[21] [22]}

${\ displaystyle {\ ce {2 FeCl3 + LiCH3 -> FeCl2 + LiFeCl4 + .CH3}}}$

${\ displaystyle {\ ce {LiFeCl4 + LiCH3 -> Li2FeCl4 + .CH3}}}$

Эти метиловые радикалы соединяются с собой или вступают в реакцию с другими компонентами , чтобы дать основном этан C
2ЧАС
6и немного метана CH
4.

Использует [ редактировать ]

Промышленное [ править ]

Хлорид железа (III) используется при очистке сточных вод и производстве питьевой воды в качестве коагулянта и флокулянта. ^[23] В этом приложении FeCl
3в слабощелочной воде реагирует с гидроксид- ионом, образуя хлопья гидроксида железа (III), или, точнее говоря, формула FeO (OH)-
, который может удалять взвешенные материалы.

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

Он также используется в качестве выщелачивающего агента в хлоридной гидрометаллургии ^[24], например, при производстве Si из FeSi (процесс Силгрейна). ^[25]

Еще одно важное применение хлорида железа (III) - травление меди в двухступенчатой окислительно - восстановительной реакции до хлорида меди (I), а затем до хлорида меди (II) при производстве печатных плат . ^[26]

${\ Displaystyle {\ ce {FeCl3 + Cu -> FeCl2 + CuCl}}}$

${\ Displaystyle {\ ce {FeCl3 + CuCl -> FeCl2 + CuCl2}}}$

Хлорид железа (III) используется в качестве катализатора реакции этилена с хлором с образованием этилендихлорида ( 1,2-дихлорэтана ), важного химического продукта, который в основном используется для промышленного производства винилхлорида , мономера для производства ПВХ. .

${\ displaystyle {\ ce {H2C = CH2 + Cl2 -> ClCH2CH2Cl}}}$

Лабораторное использование [ править ]

В лаборатории железа (III) , хлорид обычно используется в качестве кислоты Льюиса для катализа реакций , таких как хлорирование из ароматических соединений и реакции Фриделя-Крафтса ароматических соединений. ^{[ необходима цитата ]} Он менее мощный, чем хлорид алюминия , но в некоторых случаях эта мягкость приводит к более высоким выходам, например, при алкилировании бензола:

Тест с хлоридом железа - это традиционный колориметрический тест для фенолов , в котором используется 1% раствор хлорида железа (III), нейтрализованный гидроксидом натрия до образования небольшого осадка FeO (OH). ^[27] Смесь фильтруют перед использованием. Органическое вещество растворяют в воде, метаноле или этаноле , затем добавляют раствор нейтрализованного хлорида железа (III) - временное или постоянное окрашивание (обычно пурпурный, зеленый или синий) указывает на присутствие фенола или енола.

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

Этот тест может быть использован для обнаружения присутствия гамма-гидроксимасляной кислоты и гамма-бутиролактона , ^[28] , которые вызывают его , чтобы включить красно-коричневый цвет.

Другое использование [ править ]

• Используется в безводной форме в качестве сушильного реагента в некоторых реакциях.
• Используется для обнаружения присутствия фенольных соединений в органическом синтезе; например, проверка чистоты синтезированного аспирина .
• Используется при очистке воды и сточных вод для осаждения фосфата в виде фосфата железа (III) .
• Используется при очистке сточных вод для контроля запаха.
• Используется американскими коллекционерами монет для определения дат никелей Буффало , которые так сильно изношены, что дату больше не видно.
• Используется кузнецами и мастерами при сварке узоров для травления металла, придания ему контрастного эффекта, чтобы увидеть слои металла или дефекты.
• Используется для гравировки видманштеттенового узора на железных метеоритах .
• Необходимый для травления фотогравюры пластин для печати фотографических изображений и тонких искусств в инталии и для травления глубокой печати цилиндры , используемую в полиграфической промышленности.
• Используется для изготовления печатных плат путем травления меди.
• Используется для снятия алюминиевого покрытия с зеркал.
• Используется для травления сложных медицинских устройств.
• Используется в ветеринарной практике для лечения переката когтей животного, особенно когда это приводит к кровотечению.
• Реагирует с бромидом циклопентадиенилмагния в одном препарате ферроцена , металло-сэндвич-комплексе. ^[29]
• Иногда в технике обжига посуды раку используется железо, окрашивающее керамическое изделие в оттенки розового, коричневого и оранжевого.
• Используется для испытания на стойкость к точечной и щелевой коррозии нержавеющих сталей и других сплавов.
• Используется вместе с NaI в ацетонитриле для мягкого восстановления органических азидов до первичных аминов. ^[30]
• Используется в модели тромбоза у животных. ^[31]
• Используется в системах хранения энергии. ^[32]
• Исторически он использовался для создания прямых позитивных чертежей. ^{[33] [34]}
• Компонент модифицированного раствора Карнуа, применяемого для хирургического лечения керато-кистозной одонтогенной опухоли (КОТ).

Безопасность [ править ]

Хлорид железа (III) опасен, имеет сильную коррозию и кислоту. Безводный материал является мощным обезвоживающим агентом.

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

Естественное явление [ править ]

Естественным аналогом FeCl ₃ является редкий минерал молизит , обычно связанный с вулканическими фумаролами и фумаролами другого типа. ^{[35] [36]}

FeCl ₃ также образуется в виде атмосферного солевого аэрозоля в результате реакции между богатой железом пылью и соляной кислотой из морской соли. Этот аэрозоль из солей железа вызывает около 5% естественного окисления метана и, как считается, обладает рядом охлаждающих эффектов. ^[37]

См. Также [ править ]

• Пятно Верхоффа

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме хлорида железа (III) .

1. Лиде ДР, изд. (1990). CRC Справочник 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. Николс Д. (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. Март J (1992). Высшая органическая химия (4-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр.  723 . ISBN 9780471581482.
6. Райх Х. Дж., Ригби Х. Дж., Ред. (1999). Кислые и основные реагенты . Справочник реагентов для органического синтеза. Нью-Йорк: ISBN John Wiley & Sons, Inc. 9780471979258.