Jern (III) klorid - Iron(III) chloride

Jern (III) klorid
Jern (III) kloridheksahydrat.jpg
Jern (III) klorid (hydrat)
Jern (III) kloridanhydrat.jpg
Jern (III) klorid (vannfri)
Iron-trichloride-sheet-3D-polyhedra.png
Iron-trichloride-sheets-stacking-3D-polyhedra.png
Navn
IUPAC navn
Jern (III) klorid
Jerntriklorid
Andre navn
Identifikatorer
3D -modell ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.846 Rediger dette på Wikidata
EC -nummer
RTECS -nummer
UNII
FN -nummer
  • InChI = 1S/3ClH.Fe/h3*1H;/q ;;;+3/p-3 kryss avY
    Nøkkel: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K kryss avY
  • InChI = 1S/3ClH.Fe/h3*1H;/q ;;;+3/p-3
    Nøkkel: RBTARNINKXHZNM-DFZHHIFOAF
  • Nøkkel: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K
  • Cl [Fe] (Cl) Cl
Egenskaper
FeCl
3
Molar masse
Utseende Grønn-svart av reflektert lys; lilla-rød av overført lys; gult fast stoff som heksahydrat; brun som aq. løsning
Lukt Svakt HCl
Tetthet
Smeltepunkt 307,6 ° C (585,7 ° F; 580,8 K) (vannfri)
37 ° C (99 ° F; 310 K) (heksahydrat)
Kokepunkt  
912  g/L ( anh. Eller heksahydrat, 25  ° C)
Løselighet i
+13.450 · 10 −6  cm 3 /mol
Viskositet 12 c P (40% løsning)
Struktur
Sekskantet , hR24
R 3 , nr. 148
a  = 0,6065  nm, b  = 0,6065  nm, c  = 1,742  nm
α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
6
Octahedral
Farer
Sikkerhetsdatablad ICSC 1499
GHS -piktogrammer Corr.  Møtte.  1;  Skin Corr.  1C;  Eye Dam.  1Acute Tox.  4 (muntlig)
GHS Signalord Fare
H290 , H302 , H314 , H318
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 (brann diamant)
2
0
0
Flammepunkt Ikke brennbar
NIOSH (amerikanske helseeksponeringsgrenser):
REL (anbefalt)
TWA 1  mg/m 3
Relaterte forbindelser
Andre anioner
Andre kationer
Relaterte koagulanter
Med mindre annet er angitt, gis data for materialer i standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N bekreft  ( hva er   ?) kryss avY☒N
Infobox -referanser

Jern (III) klorid er den uorganiske forbindelsen med formelen ( Fe Cl
3
). Også kalt jernklorid , det er en vanlig forbindelse av jern i +3 oksidasjonstilstanden . Den vannfrie forbindelsen er et krystallinsk fast stoff med et smeltepunkt på 307,6 ° C. Fargen avhenger av synsvinkelen: ved reflektert lys fremstår krystallene mørkegrønne, men ved overført lys ser de lilla-røde ut.

Struktur og egenskaper

Vannfri

Vannfri jern (III) klorid har den BII tre struktur, med oktaedrisk Fe (III) sentre forbundet med to-koordinat klorid ligander .

Jern (III) klorid har et relativt lavt smeltepunkt og koker ved rundt 315 ° C. Dampen består av dimeren Fe
2
Cl
6
(jf. aluminiumklorid ) som i økende grad dissosierer til det monomere FeCl
3
(med D 3h punktgruppemolekylær symmetri ) ved høyere temperatur, i konkurranse med dens reversible nedbrytning for å gi jern (II) klorid og klorgass .

Hydrater

I tillegg til det vannfrie materialet danner ferriklorid fire hydrater . Alle former for jern (III) klorid har to eller flere klorider som ligander, og tre hydrater har FeCl 4 - .

  • hexahydrate : FeCl 3 . 6 H 2 O har den strukturelle formel trans- [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] Cl . 2H 2 O
  • FeCl 3 . 2,5 H 2 O har strukturformelen cis - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ] . H 2 O.
  • dihydrat : FeCl 3 . 2 H 2 O har den strukturelle formel trans - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ].
  • FeCl 3 . 3,5 H 2 O har strukturformelen cis - [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] [FeCl 4 ] . 3H 2 O.

Vandig løsning

Vandige oppløsninger av treverdig jernklorid er karakteristisk gul, i motsetning til blek rosa oppløsninger av [Fe (H 2 O) 6 ] 3+ . Ifølge spektroskopiske målinger er hovedartene i vandige oppløsninger av ferriklorid det oktaedriske komplekset [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] + (stereokjemi uspesifisert) og tetraedrisk [FeCl 4 ] - .

Forberedelse

Vannfritt jern (III) klorid kan fremstilles ved å behandle jern med klor:

Løsninger av jern (III) klorid produseres industrielt både av jern og malm, i en lukket prosess.

  1. Oppløsning av jernmalm i saltsyre
  2. Oksidasjon av jern (II) klorid med klor
  3. Oksidasjon av jern (II) klorid med oksygen

Oppvarming av hydrert jern (III) klorid gir ikke vannfritt jernklorid. I stedet brytes det faste stoffet ned i saltsyre og jernoksyklorid . Hydrert jern (III) klorid kan omdannes til vannfri form ved behandling med tionylklorid . På samme måte kan dehydrering utføres med trimetylsilylklorid :

Reaksjoner

En brun, sur løsning av jern (III) klorid

Ved oppløsning i vann gir jern (III) klorid en sterkt sur løsning.

Ved oppvarming med jern (III) oksid ved 350 ° C gir jern (III) klorid jernoksyklorid .

Det vannfrie saltet er en moderat sterk Lewis -syre , som danner addukter med Lewis -baser slik som trifenylfosfinoksid ; f.eks. FeCl
3
(OPPh
3
)
2
hvor Ph er fenyl . Den reagerer også med andre kloridsalter for å gi den gule tetraedriske [FeCl
4
]-
ion. Salter av [FeCl
4
]-
i saltsyre kan ekstraheres til dietyleter .

Redoksreaksjoner

Jern (III) klorid er et mildt oksidasjonsmiddel , for eksempel oksiderer det kobber (I) klorid til kobber (II) klorid .

I en proporsjoneringsreaksjon reagerer det med jern for å danne jern (II) klorid:

En tradisjonell syntese av vannfritt jernholdig klorid er reduksjon av FeCl 3 med klorbenzen :

Med karboksylatanioner

Oksalater reagerer raskt med vandig jern (III) klorid for å gi [Fe (C
2
O
4
)
3
] 3−
. Andre karboksylatsalter danner komplekser; f.eks. sitrat og tartrat .

Med alkalimetallalkoksider

Alkalimetall- alkoksider reagere for å gi metallalkoksidet komplekser av varierende kompleksitet. Forbindelsene kan være dimere eller trimere. I den faste fasen er en rekke multinukleære komplekser beskrevet for den nominelle støkiometriske reaksjonen mellom FeCl
3
og natriumetoksid :

Med organometalliske forbindelser

Jern (III) klorid i eteroppløsning oksiderer metyllitium LiCH
3
for å gi det første lysegrønne gule litiumtetrachloroferrate (III) LiFeCl
4
løsning og deretter, med ytterligere tilsetning av metyllitium, litiumtetrachloroferrate (II) Li
2
FeCl
4
:

De metylradikaler kombinere med seg selv eller reagere med andre bestanddeler for å gi det meste etan C
2
H
6
og litt metan CH
4
.

Bruker

Industriell

Jern (III) klorid brukes i kloakkrensing og drikkevannsproduksjon som koagulant og flokkuleringsmiddel. I denne applikasjonen, FeCl
3
i litt grunnleggende vann reagerer det med hydroksydionen for å danne en flokk jern (III) hydroksid, eller mer presist formulert som FeO (OH)-
, som kan fjerne suspenderte materialer.

Det brukes også som et utvaskingsmiddel i kloridhydrometallurgi, for eksempel ved produksjon av Si fra FeSi (Silgrain -prosess).

En annen viktig anvendelse av jern (III) klorid er etsing av kobber i to-trinns redoksreaksjon mot kobber (I) klorid og deretter til kobber (II) klorid ved produksjon av kretskort .

Jern (III) klorid brukes som katalysator for reaksjon av etylen med klor , og danner etylendiklorid ( 1,2-dikloretan ), et viktig varekjemikalie , som hovedsakelig brukes til industriell produksjon av vinylklorid , monomeren for å lage PVC .

Laboratoriebruk

I laboratoriet brukes jern (III) vanligvis klorid som en Lewis -syre for katalysering av reaksjoner som klorering av aromatiske forbindelser og Friedel -Crafts reaksjon av aromater. Det er mindre kraftig enn aluminiumklorid , men i noen tilfeller fører denne mildheten til høyere utbytter, for eksempel ved alkylering av benzen:

Jern (III) klorid som katalysator

Den ferrikloridtest er en tradisjonell kolorimetrisk test for fenoler , som bruker en 1% jern (III) -klorid-løsning som har blitt nøytralisert med natriumhydroksyd inntil en svak utfelling av FeO (OH) blir dannet. Blandingen filtreres før bruk. Det organiske stoffet oppløses i vann, metanol eller etanol , deretter tilsettes den nøytraliserte jern (III) kloridoppløsningen - en forbigående eller permanent farge (vanligvis lilla, grønn eller blå) indikerer tilstedeværelsen av en fenol eller enol .

Denne reaksjonen utnyttes i Trinder -spottesten , som brukes til å indikere tilstedeværelsen av salicylater, spesielt salisylsyre , som inneholder en fenolisk OH -gruppe .

Denne testen kan brukes til å påvise tilstedeværelsen av gamma-hydroksy-smørsyre og gamma-butyrolakton , noe som får den til å bli rødbrun.

Andre bruksområder

  • Brukes i vannfri form som tørkereagens i visse reaksjoner.
  • Brukes til å påvise tilstedeværelsen av fenolforbindelser i organisk syntese ; for eksempel å undersøke renheten av syntetisert aspirin .
  • Brukes i vann- og avløpsrensing for å utfelle fosfat som jern (III) fosfat .
  • Brukes i rensing av avløpsvann for luktkontroll.
  • Brukes av amerikanske myntsamlere til å identifisere datoene for Buffalo -nikkel som er så slitt at datoen ikke lenger er synlig.
  • Brukes av bladesmeder og håndverkere i mønstersveising for å etse metallet, noe som gir det en kontrasteffekt, for å se metalllag eller ufullkommenheter.
  • Brukes til å etse widmanstatten -mønsteret i jernmeteoritter .
  • Nødvendig for etsing av fotogravureplater for utskrift av fotografiske og kunstfaglige bilder i intaglio og for etsing av rotogravursylindere som brukes i trykkindustrien.
  • Brukes til å lage kretskort (PCB) ved å etse kobber.
  • Brukes til å fjerne aluminiumsbelegg fra speil.
  • Brukes til å etse intrikat medisinsk utstyr.
  • Brukes i veterinærpraksis for å behandle overkropp av et dyrs klør, spesielt når overklipping resulterer i blødning.
  • Reagerer med cyklopentadienylmagnesiumbromid i ett preparat av ferrocene , et metall-sandwich-kompleks .
  • Noen ganger brukt i en teknikk for Raku ware avfyring, jernet fargelegge et keramikk stykke nyanser av rosa, brunt og oransje.
  • Brukes til å teste grov- og spaltkorrosjonsbestandighet av rustfritt stål og andre legeringer .
  • Brukes sammen med NaI i acetonitril for å redusere organiske azider til primære aminer .
  • Brukes i en dyretrombosemodell.
  • Brukes i energilagringssystemer.
  • Historisk sett ble den brukt til å lage direkte positive tegninger.
  • En komponent i modifisert Carnoy -løsning som brukes til kirurgisk behandling av keratocystisk odontogen svulst (KOT).

Sikkerhet

Jern (III) klorid er skadelig, sterkt etsende og surt. Det vannfrie materialet er et kraftig dehydratiseringsmiddel.

Selv om rapporter om forgiftning hos mennesker er sjeldne, kan inntak av jernklorid føre til alvorlig sykelighet og dødelighet. Upassende merking og lagring fører til utilsiktet svelging eller feildiagnose. Tidlig diagnose er viktig, spesielt hos alvorlig forgiftede pasienter.

Naturlig forekomst

Den naturlige motparten til FeCl 3 er det sjeldne mineralet molysitt , vanligvis relatert til vulkanske fumaroler og andre typer.

FeCl 3 produseres også som en atmosfærisk salt aerosol ved reaksjon mellom jernrikt støv og saltsyre fra havsalt. Denne jernsalt-aerosolen forårsaker omtrent 5% av naturlig forekomst av metan og antas å ha en rekke kjølende effekter.

Se også

Merknader

Referanser

Videre lesning

  1. Lide DR, red. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (71. utg.). Ann Arbor, MI, USA: CRC Press. ISBN 9780849304712.
  2. Stecher PG, Finkel MJ, Siegmund OH, red. (1960). Merck Index of Chemicals and Drugs (7. utg.). Rahway, NJ, USA: Merck & Co.
  3. Nicholls D (1974). Komplekser og første rad-overgangselementer, Macmillan Press, London, 1973 . En Macmillan kjemi tekst. London: Macmillan Press. ISBN 9780333170885.
  4. Wells AF (1984). Strukturell uorganisk kjemi . Oxford vitenskapelige publikasjoner (5. utg.). Oxford, Storbritannia: Oxford University Press. ISBN 9780198553700.
  5. Mars J (1992). Avansert organisk kjemi (4. utg.). New York: John Wiley & Sons, Inc. s.  723 . ISBN 9780471581482.
  6. Reich HJ, Rigby HJ, red. (1999). Sure og grunnleggende reagenser . Håndbok for reagenser for organisk syntese. New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 9780471979258.