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.
Хлорид железа (III) (гидрат) | |||
Хлорид железа (III) (безводный) | |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Имена ИЮПАК Хлорид железа (III) Трихлорид железа | |||
Другие названия
| |||
Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) | |||
ЧЭБИ | |||
ChemSpider | |||
ECHA InfoCard | 100.028.846 | ||
Номер ЕС |
| ||
PubChem CID | |||
Номер RTECS |
| ||
UNII |
| ||
Номер ООН |
| ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Характеристики | |||
FeCl 3 | |||
Молярная масса |
| ||
Появление | Зелено-черный в отраженном свете; пурпурно-красный в проходящем свете; желтое твердое вещество в виде гексагидрата; коричневый как водн. решение | ||
Запах | Незначительный HCl | ||
Плотность |
| ||
Температура плавления | 307,6 ° C (585,7 ° F, 580,8 K) (безводный) 37 ° C (99 ° F, 310 K) (гексагидрат) [1] | ||
Точка кипения |
| ||
912 г / л ( безводный или гексагидрат, 25 ° C) [1] | |||
Растворимость в |
| ||
+ 13,450 · 10 −6 см 3 / моль [2] | |||
Вязкость | 12 c P (40% раствор) | ||
Состав | |||
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 | ||
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 | Не воспламеняется | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
REL (рекомендуется) | TWA 1 мг / м 3 [4] | ||
Родственные соединения | |||
Другие анионы |
| ||
Другие катионы |
| ||
Связанные коагулянты |
| ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
проверить ( что есть ?) | |||
Ссылки на инфобоксы | |||
Структура и свойства
Безводный
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
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
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
Безводный хлорид железа (III) может быть получен обработкой железа хлором: [11]
Растворы хлорида железа (III) производятся промышленным способом как из железа, так и из руды по замкнутому циклу.
- Растворение железной руды в соляной кислоте
- Окисление железа (II) , хлорид с хлором
- Окисление железа (II) , хлорид с кислородом
Нагревание хлорида гидратированного железа (III) не дает безводного хлорида железа. Вместо этого твердое вещество разлагается на HCl и оксихлорид железа . Гидратированный хлорид железа (III) можно превратить в безводную форму обработкой тионилхлоридом . [12] Аналогичным образом дегидратация может осуществляться с помощью триметилсилилхлорида : [13]
Реакции
При растворении в воде хлорида железа (III) образуется сильнокислый раствор. [14] [9]
При нагревании с оксидом железа (III) при 350 ° C хлорид железа (III) дает оксихлорид железа . [15]
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 .
Окислительно-восстановительные реакции
Хлорид железа (III) является мягким окислителем , например, он окисляет хлорид меди (I) до хлорида меди (II) .
В реакции компропорционирования он реагирует с железом с образованием хлорида железа (II):
Традиционный синтез безводного хлористого железа является снижение FeCl 3 с хлорбензола : [16]
С карбоксилат-анионами
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
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]
С металлоорганическими соединениями
(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]
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
Промышленное
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 с образованием хлопьев гидроксида железа (III), или, точнее говоря, формулируется как FeO (OH)-
, который может удалять взвешенные материалы.
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]
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. .
Лабораторное использование
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
- 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
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
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]
Смотрите также
- Пятно Верхоффа
Заметки
- ^ Альтернативная классификация GHS от Японского межведомственного комитета GHS (2006) [7] отмечает возможность раздражения дыхательных путей из-за FeCl.
3 и немного отличается в других отношениях от используемой здесь классификации.
Рекомендации
- ^ a b c d e f Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.69. ISBN 1439855110.
- ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.133. ISBN 1439855110.
- ^ а б Хашимото С., Форстер К., Мосс С.К. (1989). "Улучшение структуры FeCl
3кристалл с использованием образца тонкой пластины ». J. Appl. Crystallogr. 22 (2): 173. doi : 10.1107 / S0021889888013913 . - ^ Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0346» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Информационная база данных по классификации химических веществ HSNO , Управление по управлению экологическими рисками Новой Зеландии , получено 19 сентября 2010 г.
- ^ Различные поставщики , сопоставленные стоматологическим колледжем Бейлора Техасского университета A&M . (дата обращения 19 сентября 2010 г.)
- ^ Классификация GHS - ID 831 , Межведомственный комитет Японии по GHS, 2006 г. , данные получены 19 сентября 2010 г.
- ^ Холлеман А.Ф., Виберг Э. (2001). Wiberg N (ред.). Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- ^ а б в Саймон А. Коттон (2018). «Хлорид железа (III) и его координационная химия». Журнал координационной химии . 71 (21): 3415–3443. DOI : 10.1080 / 00958972.2018.1519188 . S2CID 105925459 .
- ^ Линд, доктор медицины (1967). «Кристаллическая структура гексагидрата хлористого железа». Журнал химической физики . 47 (3): 990–993. Bibcode : 1967JChPh..47..990L . DOI : 10.1063 / 1.1712067 .
- ^ Tarr BR, Booth HS, Dolance A (1950). «Безводный хлорид железа (III)». Неорганические синтезы . 3 : 191–194. DOI : 10.1002 / 9780470132340.ch51 .
- ^ Pray AR, Heitmiller RF, Strycker S и др. (1990). «Безводные хлориды металлов». 28 : 321–323. DOI : 10.1002 / 9780470132593.ch80 . ISBN 9780470132593. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Boudjouk P, So JH, Ackermann MN, et al. (1992). «Сольватированные и несольватированные безводные хлориды металлов из гидратов хлоридов металлов». Неорганические синтезы . 29 : 108–111. DOI : 10.1002 / 9780470132609.ch26 .
- ^ Housecroft, CE; Шарп, AG (2012). Неорганическая химия (4-е изд.). Прентис Холл. п. 747. ISBN 978-0-273-74275-3.
- ^ Киккава С., Канамару Ф., Коидзуми М. и др. (1984). «Слоистые интеркаляционные соединения». В Холт С.Л. младший (ред.). Неорганические синтезы . John Wiley & Sons, Inc., стр. 86–89. DOI : 10.1002 / 9780470132531.ch17 . ISBN 9780470132531.
- ^ П. Ковачич и Н. О. Брейс (1960). «Хлорид железа (II)». Неорганические синтезы . 6 : 172–173. DOI : 10.1002 / 9780470132371.ch54 .
- ^ Турова Н.Ю., Туревская Е.П., Кесслер В.Г. и др., Ред. (2002). «12.22.1 Синтез». Химия алкоксидов металлов . Springer Science. п. 481. ISBN. 0306476576.
- ^ Брэдли Д.К., Мехротра Р.К., Ротвелл I и др. (2001). «3.2.10. Алкоксиды более поздних 3-х металлов» . Алкоксо- и арилоксопроизводные металлов . Сан-Диего: Academic Press. п. 69. ISBN. 9780121241407. OCLC 162129468 .
- ^ Майкл V, Grätz F, Huch V (2001). " Fe
9О
3(OC
2ЧАС
5)
21 год· C
2ЧАС
5OH - новый структурный тип незаряженного кластера оксид-алкоксид железа (III) ». Eur. J. Inorg. Chem. 2001 (2): 367. doi : 10.1002 / 1099-0682 (200102) 2001: 2 <367: : AID-EJIC367> 3.0.CO; 2-V . - ^ Сейсенбаева Г.А., Гохил С., Суслова Е.В. и др. (2005). «Повторный синтез этоксида железа (III): характеристика продуктов метатезиса галогенидов железа (III) и этоксида натрия». Неорг. Чим. Acta . 358 (12): 3506–3512. DOI : 10.1016 / j.ica.2005.03.048 .
- ^ Бертольд HJ, Spiegl HJ (1972). "Über die Bildung von Lithiumtetrachloroferrat (II) Li
2FeCl
4bei der Umsetzung von Eisen (III) -hlorid mil Lithiummethyl (1: 1) in ätherischer Lösung ». Z. Anorg. Allg. Chem. (на немецком языке). 391 (3): 193–202. doi : 10.1002 / zaac. 19723910302 . - ^ Бертольд HJ, Spiegl HJ (1972). "Über die Bildung von Lithiumtetrachloroferrat (II) Li
2FeCl
4bei der Umsetzung von Eisen (III) -chlorid mil Lithiummethyl (1: 1) in ätherischer Lösung ». Z. Anorg. Allg. Chem. (на немецком языке). 391 (3): 193–202. doi : 10.1002 / zaac. 19723910302 . - ^ Химикаты для очистки воды (PDF) . Akzo Nobel Base Chemicals . 2007. Архивировано из оригинального (PDF) 13 августа 2010 года . Проверено 26 октября 2007 года .
- ^ Парк К. Х., Мохапатра Д., Редди Б. Р. (2006). «Исследование выщелачивания подкисленного хлорида железа сложного штейна (Cu – Ni – Co – Fe)». Технология разделения и очистки . 51 (3): 332–337. DOI : 10.1016 / j.seppur.2006.02.013 .
- ^ Dueñas Díez M, Fjeld M, Andersen E, et al. (2006). «Валидация модели компартментного баланса населения промышленного процесса выщелачивания: процесс Силгрейна». Chem. Англ. Sci. 61 (1): 229–245. DOI : 10.1016 / j.ces.2005.01.047 .
- ^ Гринвуд Н.Н., Эрншоу А. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн . п. 1084. ISBN 9780750633659.
- ^ Фернисс Б.С., Ханнафорд А.Дж., Смит П.В. и др. (1989). Учебник практической органической химии Фогеля (5-е изд.). Нью-Йорк: Лонгман / Уайли . ISBN 9780582462366.
- ^ Чжан С.Ю., Хуан З.П. (2006). «Цветовой тест для экспресс-скрининга гамма-гидроксимасляной кислоты (GHB) и гамма-бутиролактона (GBL) в питье и моче». Фа И Сюэ За Чжи . 22 (6): 424–7. PMID 17285863 .
- ^ Кили Т.Дж., Паусон П.Л. (1951). «Новый тип железоорганического соединения». Природа . 168 (4285): 1040. Bibcode : 1951Natur.168.1039K . DOI : 10.1038 / 1681039b0 . S2CID 4181383 .
- ^ Камаль А., Рамана К., Анкати Х. и др. (2002). «Мягкое и эффективное восстановление азидов до аминов: синтез конденсированных [2,1- b ] хиназолинов». Tetrahedron Lett. 43 (38): 6861–6863. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (02) 01454-5 .
- ^ Ценг М., Дозьер А., Харибабу Б. и др. (2006). «Трансэндотелиальная миграция иона трехвалентного железа в FeCl.
3поврежденная общая сонная артерия мыши ». Thromb. Res. 118 (2): 275–280. doi : 10.1016 / j.thromres.2005.09.004 . PMID 16243382 . - ^ Manohar, Aswin K .; Ким, Кю Мин; Плихта, Эдвард; Хендриксон, Мэри; Роулингс, Сабрина; Нараянан, SR (28 октября 2015 г.). «Высокоэффективная проточная батарея с окислительно-восстановительным окислением железа и хлоридом железа для крупномасштабного накопления энергии» . Журнал Электрохимического общества . 163 (1): A5118. DOI : 10.1149 / 2.0161601jes . ISSN 1945-7111 .
- ^ Патент США 241713 , пеллеты Н, «Способ получения бумаги», опубликованная тысяча восемьсот восемьдесят одна
- ^ Литце Э (1888 г.). Современные гелиографические процессы . Нью-Йорк: Компания Д. Ван Норстранда. С. 65 .
- ^ https://www.mindat.org/min-2749.html
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ https://esd.copernicus.org/articles/8/1/2017/
дальнейшее чтение
- Лиде ДР, изд. (1990). CRC Справочник по химии и физике (71-е изд.). Анн-Арбор, Мичиган, США: CRC Press. ISBN 9780849304712.
- 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.
- Николс Д. (1974). Комплексы и переходные элементы первого ряда, Macmillan Press, Лондон, 1973 . Текст по химии Макмиллана. Лондон: Macmillan Press. ISBN 9780333170885.
- Уэллс А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфордские научные публикации (5-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780198553700.
- Март J (1992). Высшая органическая химия (4-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 723 . ISBN 9780471581482.
- 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.