Iron(III) chloride

2007 Schools Wikipedia Selection. Related subjects: Chemical compounds

Iron(III) chloride
General
Systematic name	Iron(III) chloride
Other names	ferric chloride iron trichloride molysite mineral form Flores martis
Molecular formula	FeCl3
Molar mass	162.21 g mol−1 hexahydrate: 270.30 g mol−1
Appearance	green-black by reflected light, purple-red by transmitted light hexahydrate: yellow solid aq. solutions: brown
CAS number	hexahydrate:
Properties
Density and phase	2.80 g cm−3 40% solution: 1.4 g ml−1
Solubility in water	92 g/100 ml (20 °C)
In other solvents: acetone Methanol Ethanol Diethyl ether	63 g/100 ml (18 °C) highly soluble 83 g/100 ml highly soluble
Melting point	306°C (579 K)
Boiling point	315°C (588 K), partial decomposition to FeCl2+Cl2
Acidity (pKa)	?
Viscosity	40% solution: 12 c P
Structure
Molecular shape	?
Coordination geometry	octahedral
Crystal structure	hexagonal
Dipole moment	? D
Hazards
MSDS	External MSDS
Main hazards	Very corrosive
NFPA 704	0 3 1
R/S statement	R: 22, 34 S: 26,28
RTECS number	LJ9100000
Supplementary data page
Structure & properties	n, εr, etc.
Thermodynamic data	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Spectral data	UV, IR, NMR, MS
Related compounds
Other anions	Iron(III) fluoride Iron(III) bromide
Other cations	Iron(II) chlorid
Příbuzné kovy	chlorid manganatý(II) chlorid kobaltnatý(II) chlorid rutheniový(III)
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 °C, 100 kPa) Infobox disclaimer and references

Chlorid železitý(III), obecně nazývaný chlorid železitý, je chemická sloučenina se vzorcem FeCl3. Krystaly mají v odraženém světle tmavě zelenou barvu, ale v procházejícím světle se jeví jako fialově červené, protože jeho barva závisí na úhlu pohledu. Je rozplývavý, na vlhkém vzduchu se dýmí v důsledku vývinu HCl, která hydratuje a vytváří mlhu. Při rozpuštění ve vodě podléhá FeCl3 hydrolýze a uvolňuje velké množství tepla, protože jde o exotermickou reakci. Vzniklý hnědý kyselý roztok, který je žíravý, se používá jako koagulant při úpravě odpadních vod a pitné vody a jako leptadlo kovů na bázi mědi (například v deskách s plošnými spoji) a nerezové oceli.

Chlorid bezvodého železa(III) je poměrně silná Lewisova kyselina a používá se jako katalyzátor při organické syntéze. Hnědožlutý hexahydrát je běžnou komerční formou chloridu železitého, nažloutlého druhu popsaného vzorcem Cl.2H2O (srovnej chlorid chromitý(III)).

Struktura

FeCl3 má strukturu BI3, která se vyznačuje oktaedrickými centry Fe(III) a tříkoordinátovými chloridovými ligandy. FeCl3 má poměrně nízký bod tání a vře při teplotě přibližně 315 °C. Páry se skládají z dimeru Fe2Cl6 (srovnej chlorid hlinitý), který se při vyšší teplotě stále více disociuje na monomer, přičemž konkuruje vratnému rozkladu za vzniku FeCl2 a Cl2.

Chemické vlastnosti

Chlorid železitý(III) je středně silná Lewisova kyselina, která tvoří adukty s Lewisovými zásadami, jako je oxid trifenylfosfinitý, např. FeCl3(OPPh3)2, kde Ph = fenyl. FeCl3 reaguje s chloridovými solemi za vzniku žlutého tetraedrického iontu FeCl4-. Roztoky FeCl4- v kyselině chlorovodíkové lze extrahovat do diethyletheru.

Při zahřívání s oxidem železitým(III) při 350 °C vzniká z FeCl3 oxychlorid FeOCl. V přítomnosti zásady může chlorid železa(III) podléhat záměně chloridu, například za vzniku alkoxidu:

FeCl3 + 3 C2H5OH + 3 NH3 → Fe(OC2H5)3 + 3 NH4Cl

Karboxylátové soli, jako je šťavelan, citrát nebo vinan, snadno reagují s vodným FeCl3 za vzniku stabilních komplexů, jako je 3-.

Chlorid železitý(III) je také mírné oxidační činidlo, schopné (například) oxidovat chlorid měďnatý(I) na chlorid měďnatý(II). Redukční činidla, jako je hydrazin, převádějí FeCl3 na komplexy železa(II).

Příprava a výroba

Chlorid železa(III) bezvodý lze připravit spojením prvků:

2Fe( s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3( s)

Roztok chloridu železa(III) se v průmyslovém měřítku vyrábí dvěma způsoby, ze železa a z rudy, v uzavřeném procesu.

• Rozpouštění čistého železa v roztoku chloridu železa(III):

Fe(s) + 2FeCl3(aq) → 3FeCl2(aq)

• Rozpouštění železné rudy v kyselině chlorovodíkové:

Fe3O4(s) + 8HCl(aq) → FeCl2(aq) + 2FeCl3(aq) + 4H2O

• Doplnění chloridu železa(II) chlorem:

FeCl2(aq) + Cl2(g) → FeCl3(aq)

Alternativně lze chlorid železitý oxidovat oxidem siřičitým:

32FeCl2 + 8SO2 + 32HCl → 32 FeCl3 + S8 + 16H2O

Hydratované FeCl3(H2O)n lze zahříváním s thionylchloridem převést na bezvodou sůl. Hydrát nelze teplem převést na FeCl3, místo toho se uvolňuje HCl a vzniká FeOCl

Použití

Chlorid železitý(III) se pravděpodobně nejvíce používá k leptání mědi při výrobě desek s plošnými spoji. K tomu dochází redoxní reakcí

FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl a následně FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2

Chlorid železitý(III) se také používá jako katalyzátor reakce ethylenu s chlorem, při níž vzniká ethylen dichlorid ( 1,2-dichlorethan), důležitá chemická komodita, která se používá hlavně pro průmyslovou výrobu vinylchloridu, monomeru pro výrobu PVC.

V dalším průmyslovém použití je chlorid železitý alternativou síranu železnatého (III) při úpravě vody, kdy se FeCl3 zpracovává s hydroxidovým iontem za vzniku vločky „hydroxidu železnatého (III)“ (správněji formulováno jako FeO(OH)), která může odstraňovat suspendované látky.

V laboratoři se chlorid železnatý (III) běžně používá jako Lewisova kyselina pro katalýzu reakcí, jako je chlorace aromatických sloučenin a Friedelova-Craftsova reakce aromatických látek. Je méně účinný než chlorid hlinitý, ale v některých případech vede tato mírnost k vyšším výtěžkům, například při alkylaci benzenu:

„Chlorid železitý“ je tradiční kolorimetrický test na fenoly, který používá 1% roztok chloridu železitého(III), který byl neutralizován hydroxidem sodným, dokud se nevytvoří slabá sraženina FeO(OH). Směs se před použitím přefiltruje. Organická látka se rozpustí ve vodě, methanolu nebo ethanolu a poté se přidá neutralizovaný roztok FeCl3 – přechodné nebo trvalé zabarvení (obvykle fialové, zelené nebo modré) indikuje přítomnost fenolu nebo enolu.

FeCl3 někdy používají američtí sběratelé mincí k identifikaci data Buffalo nikláků, které jsou tak silně opotřebované, že datum již není viditelné.

FeCl3 také běžně používají řemeslníci a mečíři k barvení čepelí nožů, aby dodali kovu kontrastní efekt, a také k zobrazení vrstvení kovu nebo jeho nedokonalostí.

Bezpečnostní opatření

Chlorid železitý(III) je toxický, vysoce korozivní a kyselý. Bezvodý materiál je silným dehydratačním činidlem.