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) chlorure | Métaux apparentés | Chlorure de manganèse(II) Chlorure de cobalt(II) Chlorure de ruthénium(III) |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25°C, 100 kPa) Déni de responsabilité et références |
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Le chlorure de fer(III), appelé génériquement chlorure ferrique, est le composé chimique de formule FeCl3. Les cristaux apparaissent d’une couleur vert foncé en lumière réfléchie, mais en lumière transmise, ils apparaissent rouge pourpre car sa couleur dépend de l’angle d’observation. Il est déliquescent, fumant dans l’air humide en raison du dégagement de HCl, qui s’hydrate, donnant un brouillard. Lorsqu’il est dissous dans l’eau, le FeCl3 subit une hydrolyse et dégage beaucoup de chaleur car il s’agit d’une réaction exothermique. La solution brune et acide qui en résulte, qui est corrosive, est utilisée comme coagulant dans le traitement des eaux usées et de l’eau potable et comme décapant pour les métaux à base de cuivre (comme ceux que l’on trouve dans les circuits imprimés) et l’acier inoxydable.
Le chlorure de fer(III) anhydre est un acide de Lewis assez fort, et il est utilisé comme catalyseur dans la synthèse organique. L’hexahydrate jaune brunâtre est une forme commerciale courante du chlorure ferrique, une espèce jaunâtre décrite par la formule Cl.2H2O (comparez le chlorure de chrome(III)).
Structure
Le FeCl3 adopte la structure BI3, qui présente des centres Fe(III) octaédriques et des ligands chlorure à trois coordinats. Le FeCl3 a un point de fusion relativement bas, et bout à environ 315 °C. La vapeur est constituée du dimère Fe2Cl6 (comparez le chlorure d’aluminium) qui est de plus en plus dissocié en monomère à température plus élevée, en compétition avec la décomposition réversible pour donner FeCl2 et Cl2.
Propriétés chimiques
Le chlorure de fer(III) est un acide de Lewis modérément fort qui forme des adduits avec des bases de Lewis telles que l’oxyde de triphénylphosphine, par exemple FeCl3(OPPh3)2 où Ph = phényle. Le FeCl3 réagit avec les sels de chlorure pour donner l’ion jaune tétraédrique FeCl4-. Les solutions de FeCl4- dans l’acide chlorhydrique peuvent être extraites dans l’éther diéthylique.
Lorsqu’il est chauffé avec de l’oxyde de fer(III) à 350 °C, FeCl3 donne l’oxychlorure FeOCl. En présence d’une base, le chlorure de fer(III) peut subir un remplacement du chlorure, par exemple pour produire un alcoxyde :
FeCl3 + 3 C2H5OH + 3 NH3 → Fe(OC2H5)3 + 3 NH4Cl
Les sels de carboxylate tels que l’oxalate, le citrate ou le tartrate réagissent facilement avec le FeCl3 aqueux pour former des complexes stables tels que 3-.
Le chlorure de fer(III) est également un agent oxydant doux, capable (par exemple) d’oxyder le chlorure de cuivre(I) en chlorure de cuivre(II). Les agents réducteurs tels que l’hydrazine convertissent le FeCl3 en complexes de fer(II).
Préparation et production
Le chlorure de fer(III) anhydre peut être préparé par union des éléments :
2Fe( s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3( s)
La solution de chlorure de fer(III) est produite à l’échelle industrielle via deux méthodes, à partir de fer et à partir de minerai, dans un processus en boucle fermée.
- Dissolution du fer pur dans une solution de chlorure de fer(III) :
Fe(s) + 2FeCl3(aq) → 3FeCl2(aq)
- Dissolution du minerai de fer dans l’acide chlorhydrique :
Fe3O4(s) + 8HCl(aq) → FeCl2(aq) + 2FeCl3(aq) + 4H2O
- Augmentation du chlorure de fer(II) avec du chlore :
FeCl2(aq) + Cl2(g) → FeCl3(aq)
Alternativement, le chlorure ferreux peut être oxydé avec du dioxyde de soufre :
32FeCl2 + 8SO2 + 32HCl → 32 FeCl3 + S8 + 16H2O
Le FeCl3(H2O)n hydraté peut être converti en sel anhydre par chauffage avec du chlorure de thionyle. L’hydrate ne peut pas être converti en FeCl3 par la chaleur, au lieu de cela HCl est dégagé et FeOCl se forme
Utilisations
Le chlorure de fer(III) est probablement le plus utilisé pour graver le cuivre dans la production de circuits imprimés. Cela se produit par la réaction d’oxydoréduction
FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl suivie de FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2
Le chlorure de fer(III) est également utilisé comme catalyseur pour la réaction de l’éthylène avec le chlore, formant le dichlorure d’éthylène ( 1,2-Dichloroéthane), un produit chimique de base important, qui est principalement utilisé pour la production industrielle de chlorure de vinyle, le monomère pour la fabrication du PVC.
Dans une autre application industrielle, le chlorure ferrique est une alternative au sulfate de fer(III) dans le traitement de l’eau, où le FeCl3 est traité avec l’ion hydroxyde pour former un floc d' »hydroxyde de fer(III) » (plus correctement formulé comme FeO(OH)) qui peut éliminer les matières en suspension.
En laboratoire, le chlorure de fer(III) est couramment employé comme acide de Lewis pour catalyser des réactions telles que la chloration des composés aromatiques et la réaction de Friedel-Crafts des aromatiques. Il est moins puissant que le chlorure d’aluminium, mais dans certains cas, cette douceur conduit à des rendements plus élevés, par exemple dans l’alkylation du benzène :
Le « test au chlorure ferrique » est un test colorimétrique traditionnel pour les phénols qui utilise une solution de chlorure de fer(III) à 1% qui a été neutralisée avec de l’hydroxyde de sodium jusqu’à ce qu’un léger précipité de FeO(OH) soit formé. Le mélange est filtré avant utilisation. La substance organique est dissoute dans de l’eau, du méthanol ou de l’éthanol, puis la solution de FeCl3 neutralisée est ajoutée – une coloration transitoire ou permanente (généralement violette, verte ou bleue) indique la présence d’un phénol ou d’un énol.
Le FeCl3 est parfois utilisé par les collectionneurs de pièces de monnaie américains pour identifier les dates des pièces de 5 cents Buffalo qui sont si usées que la date n’est plus visible.
Le FeCl3 est également couramment utilisé par les artisans couteliers et les épéistes pour teindre les lames, comme pour donner un effet de contraste au métal, et aussi pour visualiser les superpositions ou les imperfections du métal.
Précautions
Le chlorure de fer(III) est toxique, hautement corrosif et acide. La matière anhydre est un puissant agent déshydratant.
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