Железо(III) хлорид
хемиско соединение From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Железо(III) хлорид ― неорганско соединение со формулата FeCl
3. Исто така наречен железен хлорид, тој е вообичаено соединение на железо во +3 оксидациона состојба. Безводното соединение е кристално цврсто со точка на топење од 307,6 °C. Бојата зависи од аголот на гледање: со одбиената светлина кристалите се појавуваат темно зелени, но со пренесената светлина се појавуваат виолетово-црвени.
_chloride_anhydrate.jpg)
Remove ads
Структура и својства
Безводен
Безводниот железо(III) хлорид има структура на BiI
3, со октаедарски Fe(III) средишта меѓусебно поврзани со двокоординатни хлоридни лиганди.
Железо(III) хлорид има релативно ниска точка на топење и врие на околу 315 °C. Пареата се состои од димер Fe
2Cl
6 (како алуминиум хлорид) кој се повеќе се дисоцира во мономер FeCl
3 (со молекуларна симетрија на групата D3h) на повисока температура, во конкуренција со неговото повратно распаѓање за да се добие железо(II) хлорид и гас хлор.[5]
Хидрати
Покрај безводниот материјал, железниот хлорид образува четири хидрати. Сите облици на железо(III) хлорид имаат два или повеќе хлориди како лиганди, а три хидрати имаат [FeCl
4]−
.[6]
- дихидрат: FeCl
3 · 2H2O има структурна формула транс-[FeCl
2(H
2O)
4][FeCl
4] . - има структурна формула cis - .
- има структурна формула cis - .
- хексахидрат: FeCl
3 · 6H2O има структурна формула транс -[FeCl
2(H
2O)
4]Cl · 2H2O.[7]
Воден раствор
Водните раствори на железен хлорид се карактеристично жолти, за разлика од бледорозовите раствори на [Fe(H
2O)
6]3+. Според спектроскопските мерења, главните видови во водените раствори на железен хлорид се октаедарскиот комплекс [FeCl
2(H
2O)
4]+
(стереохемија неодредена) и тетраедар [FeCl
4]−
.[6]
Remove ads
Подготовка
Безводен железо(III) хлорид може да биде подготвен со третирање на железо со хлор:[8]
- 2 Fe + 3 Cl
2 → 2 FeCl
3
Растворите на железо(III) хлорид се произведуваат индустриски и од железо и од руда, во постапка на затворена јамка.
- Растворување на железна руда во солна киселина
- Fe
3O
4 + 8 HCl → FeCl
2 + 2 FeCl
3 + 4 H
2O
- Fe
- Оксидација на железо(II) хлорид со хлор
- 2 FeCl
2 + Cl
2 → 2 FeCl
3
- 2 FeCl
- Оксидација на железо(II) хлорид со кислород и солна киселина
- 4 FeCl
2 + O
2 + 4 HCl → 4 FeCl
3 + 2 H
2O
- 4 FeCl
Со загревање на хидрираниот железо(III) хлорид не се добива безводен железен хлорид. Наместо тоа, цврстиот материјал се распаѓа на солна киселина и железо оксихлорид. Хидрираниот железо(III) хлорид може да се претвори во безводен облик со третман со тионил хлорид.[9] Слично на тоа, дехидрацијата може да се изврши со триметилсилил хлорид:[10]
- FeCl
3 · 6H2O + 12 (CH
3)
3SiCl → FeCl
3 + 6 ((CH
3)
3Si)
2O + 12 HCl
Remove ads
Реакции
Железниот хлорид подлежи на реакции според две различни хемиски својства: тоа е Луисова киселина и оксидирачки агенс. Покрај тоа, тој е подложен на реакции на размена на неговите составни атоми.
Реакции на Луисова киселина
_chloride_2.JPG)
Кога е растворен во вода, железо(III) хлорид дава силно киселински раствор.[6][11]
Многу оксо-анјонски хемикалии реагираат со железен хлорид за да образуваат едноставни железни соли или комплекси. Алкоксидите на алкалните метали реагираат и даваат комплекси на метални алкоксиди со различна сложеност.[12] Соединенијата може да бидат димерни или тримерни.[13] Во цврстата фаза се опишани различни повеќејадрени комплекси за номиналната стехиометриска реакција помеѓу FeCl
3 и натриум етоксид:[14][15]
- FeCl
3 + 3 [CH
3CH
2O]−
Na+
→ Fe(OCH
2CH
3)
3 + 3 NaCl
Оксалатите брзо реагираат со водниот железо(III) хлорид за да дадат [Fe(C
2O
4)
3]3−. Други карбоксилатни соли образуваат комплекси; на пример, цитрат и тартарат.
Безводната сол образува адукти со Луисови бази како што е трифенилфосфин оксид; на пр. FeCl
3(OPPh
3)
2 каде Ph е фенил.
Тој, исто така, реагира со други хлоридни соли за апстракција на четвртиот хлорид, давајќи ги солите на жолтиот тетрахлороферат јон ([FeCl
4]−
), кои лесно се растворени во неводени растворувачи. Комбинации на FeCl3 со NaCl или KCl даваат Na[FeCl
4] или K[FeCl
4], соодветно, наместо едноставно бинарна смеса од двете хемикалии.[16]
Покрај овие едноставни стехиометриски реакции, Луисовата киселост на железен хлорид овозможува негова употреба во различни реакции катализирани од киселина.
Оксидационо-редукциони реакции
Железо(III) хлорид е благо оксидирачки агенс. Тој е подложен на едноставни реакции на еден електрон, како што е оксидиран бакар(I) хлорид во бакар(II) хлорид.
- FeCl
3 + CuCl → FeCl
2 + CuCl
2
Во реакцијата на компропорција, тој реагира со железо за да образува железо(II) хлорид:
- 2 FeCl
3 + Fe → 3 FeCl
2
Традиционална синтеза на безводен железен хлорид е редукцијата на FeCl<sub id="mw8g">3</sub> со хлоробензен:[17]
- 2 FeCl
3 + C
6H
5Cl → 2 FeCl
2 + C
6H
4Cl
2 + HCl
Железо(III) хлорид во раствор на етер оксидира метил литиум LiCH
3 за да го даде на прво светло зеленикаво жолт раствор од литиум тетрахлороферат(III) Li[FeCl
4] и потоа, со дополнително додавање на метил литиум, литиум тетрахлороферат(II) Li
2[FeCl
4]:[18]
- 2 FeCl
3 + LiCH
3 → FeCl
2 + Li[FeCl
4] + •CH
3
- Li[FeCl
4] + LiCH
3 → Li
2[FeCl
4] + •CH
3
Метил радикалите се комбинираат со себе или реагираат со други компоненти за да дадат главно етанC
2H
6 и малку метан CH
4.
Обидите да се изврши слична реакција со користење на циклопентадиенил магнезиум бромид за да се образува димеризиран циклопентадиенил наместо тоа, даде фероцен, важна реакција во историјата на органометалната хемија.[19][20]
Реакцијата со различни неутрални деривати на бензен може да даде хлорирање на бензенскиот прстен, преку очигледна електрофилна ароматична замена, или димеризација за да се образуваат бифенилни соединенија.[21]
Разменски реакции
Кога се загрева со железо(III) оксид на 350 степени °C, железо(III) хлорид дава железо оксихлорид.[22]
- FeCl
3 + Fe
2O
3 → 3FeOCl
Remove ads
Употреби
Лабораториска употреба
Катализа
Во лабораторија, железо(III) хлоридот најчесто е користен како Луисова киселина за катализирање на реакции како што е хлорирањето со електрофилна ароматска супституција на ароматични соединенија и ароматични материи. Во оваа улога, тој е сличен на алуминиум хлорид, па дури и понекогаш е користен како мешавини со него.[23] Тој е нешто послаб, што може да биде предност во ситуации каде што е важно да се спречи прекумерна реакција, на пример во Фридел-Крафтсовата реакција на бензен за да се добие <i id="mwAXw">терт</i> -бутилбензен:
Железниот хлорид врз силикагел е реагенс кој има висока реактивност кон неколку функционални групи што содржат кислород. Кога реагенсот е сув, неговата киселост и високиот афинитет за вода доведуваат до дехидрација и реакции на преуредување од видот на пинакол. Кога реагенсот е навлажнет, тој наместо тоа предизвикува реакции на хидролиза или епимеризација.[24]
Квалитативна анализа
Тестот на железен хлорид е традиционален колориметриски тест за феноли, кој користи 1% раствор на железо(III) хлорид кој е неутрализиран со натриум хидроксид додека не се образува мал талог од FeO(OH).[25] Смесата се филтрира пред употреба. Органската супстанција се раствора во вода, метанол или етанол, потоа се додава раствор од неутрализиран железо(III) хлорид - минлива или трајна боја (обично виолетова, зелена или сина) укажува на присуство на фенол или енол.
Оваа реакција е искористена во Триндеровиот тест за дамка, кој е користен за да се покаже присуство на салицилати, особено салицилна киселина, која содржи фенолна OH група.
Овој тест може да биде користен за откривање на присуството на гама-хидроксибутерна киселина и гама-бутиролактон,[26][27] кои предизвикуваат да стане црвено-кафеава.
Медицински примени
Метален офорт
Покрај офорт на бакар на плочи за сметачи, постојат и други примени кои вклучуваат офорт на бакар:
- Користен е од собирачите на монети од Соединетите Држави, за да бидат идентификувани датумите на бизонските монети кои се толку лошо истрошени што датумот повеќе не се гледа.[29]
- Се користи за гравирање на плочи со фотогравир за печатење фотографски и ликовни слики во постапките на вдлабнатини.[30]
- Во археологијата, железен хлорид е еден од неколкуте материјали што се користени за металуршка анализа на артефакти, како што се легурите што содржат бакар од бронзеното доба.[31]
Реакцијата на компропорција наоѓа употреба при офорт на материјали што содржат железо:
- Користен од ковачите на мечеви и занаетиите при заварување со шаблони ги откриваат различните слоеви.
- Користен за гравирање на Видманштотеновиот модел во железни метеорити.[32]
- Користен за тестирање на отпорност на корозија на дупчење и пукнатини на нерѓосувачки челици и други легури.
Други примени за офорт се:
- Користен за отстранување на алуминиумската обвивка од огледалата.[33]
- Користен за гравирање на сложени медицински помагала.
Други употреби
- Користен во безводен облик како реагенс за сушење во одредени реакции.
- Користен во третман на отпадни води за контрола на мирис, со отстранување на водород сулфид.[34]
- Понекогаш користен во палењето во техниката раку,[35] железото боење грнчарско парче во нијанси на розова, кафеава и портокалова боја.
- Користен заедно со натриум јодид во ацетонитрил за благо намалување на органските азиди до примарни амини.[36]
- Користен во опитни системи за складирање енергија.[37]
- Историски бил користен за правење директни позитивни нацрти.[38][39]
Remove ads
Безбедност
Железо(III) хлоридот е штетен, високо корозивен и кисел. Безводниот материјал е моќен дехидрирачки агенс.
Иако извештаите за труење кај луѓето се ретки, внесувањето на железен хлорид може да резултира со сериозно мачење и смртност. Несоодветното означување и складирање доведува до случајно голтање или погрешна дијагноза. Раната дијагноза е важна, особено кај сериозно отруените пациенти.
Природна појава
Природниот пандан на FeCl
3 е редок минерал молизит, обично поврзан со вулкански и други видови фумароли.[40][41]
FeCl
3 е произведуван и како атмосферски солен аеросол со реакција помеѓу прашина богата со железо и солна киселина од морска сол. Овој аеросол од железна сол предизвикува околу 5% од природната оксидација на метан и се смета дека има низа ефекти на ладење.[42]
Се претпоставува дека облаците на Венера содржат приближно 1% FeCl
3 растворен во сулфурна киселина.[43][44]
Remove ads
Поврзано
- Верхофова дамка
- Феросилициум
Наводи
Дополнителна литература
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads