2007 Schools Wikipedia Selection. Related subjects: Chemical compounds
| Iron(III) chloride | |
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| 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
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| 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) |
| Metales relacionados | Cloruro de manganeso(II) Cloruro de cobalto(II) Cloruro de rutenio(III) |
| Salvo que se indique lo contrario, los datos se dan para materiales en su estado estándar (a 25°C, 100 kPa) Descargo de responsabilidad y referencias |
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El cloruro de hierro(III), llamado genéricamente cloruro férrico, es el compuesto químico de fórmula FeCl3. Los cristales aparecen de color verde oscuro por la luz reflejada, pero por la luz transmitida aparecen de color rojo púrpura ya que su color depende del ángulo de visión. Es delicuescente, despidiendo vapores en el aire húmedo debido a la evolución del HCl, que se hidrata, dando una niebla. Cuando se disuelve en agua, el FeCl3 sufre una hidrólisis y desprende mucho calor al ser una reacción exotérmica. La solución ácida y marrón resultante, que es corrosiva, se utiliza como coagulante en el tratamiento de aguas residuales y agua potable y como grabador de metales con base de cobre (como los que se encuentran en las placas de circuitos impresos) y acero inoxidable.
El cloruro de hierro(III) anhidro es un ácido de Lewis bastante fuerte, y se utiliza como catalizador en la síntesis orgánica. El hexahidrato amarillo pardo es una forma comercial común de cloruro férrico, una especie amarillenta descrita por la fórmula Cl.2H2O (compárese con el cloruro de cromo(III)).
Estructura
El FeCl3 adopta la estructura BI3, que presenta centros octaédricos de Fe(III) y ligandos de cloruro de tres coordenadas. El FeCl3 tiene un punto de fusión relativamente bajo y hierve a unos 315 °C. El vapor está formado por el dímero Fe2Cl6 (compárese con el cloruro de aluminio) que se disocia cada vez más en el monómero a mayor temperatura, en competencia con la descomposición reversible para dar FeCl2 y Cl2.
Propiedades químicas
El cloruro de hierro(III) es un ácido de Lewis moderadamente fuerte que forma aductos con bases de Lewis como el óxido de trifenilfosfina, por ejemplo, FeCl3(OPPh3)2 donde Ph = fenilo. El FeCl3 reacciona con las sales de cloruro para dar el ion tetraédrico amarillo FeCl4-. Las soluciones de FeCl4- en ácido clorhídrico pueden extraerse en éter dietílico.
Cuando se calienta con óxido de hierro(III) a 350 °C, el FeCl3 da el oxicloruro FeOCl. En presencia de una base, el cloruro de hierro(III) puede sufrir una sustitución de cloruro, por ejemplo para producir un alcóxido:
FeCl3 + 3 C2H5OH + 3 NH3 → Fe(OC2H5)3 + 3 NH4Cl
Las sales de carboxilato como el oxalato, el citrato o el tartrato reaccionan fácilmente con el FeCl3 acuoso para formar complejos estables como el 3-.
El cloruro de hierro (III) es también un agente oxidante suave, capaz (por ejemplo) de oxidar el cloruro de cobre (I) a cloruro de cobre (II). Agentes reductores como la hidracina convierten el FeCl3 en complejos de hierro(II).
Preparación y producción
El cloruro de hierro(III) anhidro puede prepararse por unión de los elementos:
2Fe( s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3( s)
La solución de cloruro de hierro(III) se produce a escala industrial mediante dos métodos, a partir del hierro y del mineral, en un proceso de circuito cerrado.
- Disolución de hierro puro en solución de cloruro de hierro(III):
- Disolución de mineral de hierro en ácido clorhídrico:
- Aumentando el cloruro de hierro(II) con cloro:
- Fe(s) + 2FeCl3(aq) → 3FeCl2(aq)
Fe3O4(s) + 8HCl(aq) → FeCl2(aq) + 2FeCl3(aq) + 4H2O
FeCl2(aq) + Cl2(g) → FeCl3(aq)
Alternativamente, el cloruro ferroso puede oxidarse con dióxido de azufre:
32FeCl2 + 8SO2 + 32HCl → 32 FeCl3 + S8 + 16H2O
El FeCl3(H2O)n hidratado puede convertirse en la sal anhidra por calentamiento con cloruro de tionilo. El hidrato no puede convertirse en FeCl3 por calor, en su lugar se desprende HCl y se forma FeOCl
Usos
El cloruro de hierro(III) es probablemente el más utilizado para grabar el cobre en la producción de placas de circuitos impresos. Esto ocurre por la reacción redox
FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl seguida de FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2
El cloruro de hierro(III) también se utiliza como catalizador para la reacción del etileno con el cloro, formando dicloruro de etileno ( 1,2-dicloroetano), un importante producto químico básico, que se utiliza principalmente para la producción industrial de cloruro de vinilo, el monómero para hacer PVC.
En otra aplicación industrial, el cloruro férrico es una alternativa al sulfato de hierro(III) en el tratamiento del agua, donde el FeCl3 se trata con el ion hidróxido para formar un flóculo de «hidróxido de hierro(III)» (más correctamente formulado como FeO(OH)) que puede eliminar los materiales en suspensión.
En el laboratorio, el cloruro de hierro(III) se emplea habitualmente como ácido de Lewis para catalizar reacciones como la cloración de compuestos aromáticos y la reacción de Friedel-Crafts de los aromáticos. Es menos potente que el cloruro de aluminio, pero en algunos casos esta suavidad conduce a mayores rendimientos, por ejemplo en la alquilación del benceno:
La «prueba del cloruro férrico» es una prueba colorimétrica tradicional para los fenoles que utiliza una solución de cloruro de hierro(III) al 1% que se ha neutralizado con hidróxido de sodio hasta que se forma un ligero precipitado de FeO(OH). La mezcla se filtra antes de su uso. La sustancia orgánica se disuelve en agua, metanol o etanol, y a continuación se añade la solución neutralizada de FeCl3: una coloración transitoria o permanente (normalmente púrpura, verde o azul) indica la presencia de un fenol o enol.
El FeCl3 es utilizado a veces por los coleccionistas de monedas estadounidenses para identificar las fechas de las monedas de cinco centavos de Búfalo que están tan desgastadas que la fecha ya no es visible.
El FeCl3 también es comúnmente utilizado por los artesanos de cuchillos y espadachines para teñir las hojas, como para dar un efecto de contraste al metal, y también para ver las capas o imperfecciones del metal.
Precauciones
El cloruro de hierro (III) es tóxico, altamente corrosivo y ácido. El material anhidro es un potente agente deshidratante.