Iron(III) chloride

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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
Verwandte Metalle	Mangan(II)-chlorid Kobalt(II)-chlorid Ruthenium(III)-chlorid
Soweit nicht anders angegeben, Daten werden für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25°C, 100 kPa) Infobox Haftungsausschluss und Referenzen

Eisen(III)-chlorid, allgemein Eisenchlorid genannt, ist die chemische Verbindung mit der Formel FeCl3. Die Kristalle erscheinen im reflektierten Licht dunkelgrün, im Durchlicht jedoch purpurrot, da ihre Farbe vom Betrachtungswinkel abhängt. Es ist zerfließend und raucht in feuchter Luft durch die Entwicklung von HCl, das hydratisiert und einen Nebel bildet. In Wasser gelöst, unterliegt FeCl3 der Hydrolyse und gibt dabei viel Wärme ab, da es sich um eine exotherme Reaktion handelt. Die dabei entstehende braune, saure und ätzende Lösung wird als Koagulationsmittel bei der Abwasser- und Trinkwasseraufbereitung sowie als Ätzmittel für Metalle auf Kupferbasis (z. B. in Leiterplatten) und Edelstahl verwendet.

Wasserfreies Eisen(III)-chlorid ist eine ziemlich starke Lewis-Säure und wird als Katalysator in der organischen Synthese eingesetzt. Das bräunlich-gelbe Hexahydrat ist eine gängige Handelsform von Eisen(III)-chlorid, eine gelbliche Spezies, die durch die Formel Cl.2H2O beschrieben wird (vgl. Chrom(III)-chlorid).

Struktur

FeCl3 nimmt die BI3-Struktur an, die oktaedrische Fe(III)-Zentren und dreikoordinierte Chloridliganden aufweist. FeCl3 hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und siedet bei etwa 315 °C. Der Dampf besteht aus dem Dimer Fe2Cl6 (vgl. Aluminiumchlorid), das bei höherer Temperatur zunehmend in das Monomer dissoziiert, in Konkurrenz zur reversiblen Zersetzung zu FeCl2 und Cl2.

Chemische Eigenschaften

Eisen(III)-chlorid ist eine mäßig starke Lewis-Säure, die mit Lewis-Basen wie Triphenylphosphinoxid Addukte bildet, z. B. FeCl3(OPPh3)2 mit Ph = Phenyl. FeCl3 reagiert mit Chloridsalzen und bildet das gelbe tetraedrische FeCl4–Ion. Lösungen von FeCl4- in Salzsäure können in Diethylether extrahiert werden.

Beim Erhitzen mit Eisen(III)-oxid bei 350 °C entsteht aus FeCl3 das Oxychlorid FeOCl. In Gegenwart einer Base kann Eisen(III)-chlorid durch Chlorid ersetzt werden, z. B. unter Bildung eines Alkoxids:

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

Carboxylatsalze wie Oxalat, Citrat oder Tartrat reagieren leicht mit wässrigem FeCl3 und bilden stabile Komplexe wie 3.

Eisen(III)-chlorid ist auch ein mildes Oxidationsmittel, das (zum Beispiel) Kupfer(I)-chlorid zu Kupfer(II)-chlorid oxidieren kann. Reduktionsmittel wie Hydrazin wandeln FeCl3 in Eisen(II)-Komplexe um.

Herstellung und Produktion

Wasserfreies Eisen(III)-chlorid kann durch Vereinigung der Elemente hergestellt werden:

2Fe( s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3( s)

Die Lösung von Eisen(III)-chlorid wird in industriellem Maßstab auf zwei Wegen hergestellt, aus Eisen und aus Erz, in einem geschlossenen Kreislaufprozess.

• Auflösung von reinem Eisen in Eisen(III)-chlorid-Lösung:

Fe(s) + 2FeCl3(aq) → 3FeCl2(aq)

• Auflösung von Eisenerz in Salzsäure:

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

• Anreicherung des Eisen(II)-chlorids mit Chlor:

FeCl2(aq) + Cl2(g) → FeCl3(aq)

Alternativ kann Eisen(II)-chlorid mit Schwefeldioxid oxidiert werden:

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

Hydratisiertes FeCl3(H2O)n kann durch Erhitzen mit Thionylchlorid in das wasserfreie Salz überführt werden. Das Hydrat kann durch Wärme nicht in FeCl3 umgewandelt werden, stattdessen entsteht HCl und FeOCl

Verwendung

Eisen(III)-chlorid wird wahrscheinlich am häufigsten zum Ätzen von Kupfer bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet. Dies geschieht durch die Redoxreaktion

FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl gefolgt von FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2

Eisen(III)-chlorid wird auch als Katalysator für die Reaktion von Ethylen mit Chlor verwendet, wobei Ethylendichlorid ( 1,2-Dichlorethan) entsteht, eine wichtige Grundchemikalie, die hauptsächlich für die industrielle Herstellung von Vinylchlorid, dem Monomer für die PVC-Herstellung, verwendet wird.

In einer anderen industriellen Anwendung ist Eisen(III)-chlorid eine Alternative zu Eisen(III)-sulfat in der Wasseraufbereitung, wo FeCl3 mit Hydroxidionen behandelt wird, um eine Flocke aus „Eisen(III)-hydroxid“ (korrekter formuliert als FeO(OH)) zu bilden, die Schwebstoffe entfernen kann.

Im Labor wird Eisen(III)-chlorid häufig als Lewis-Säure zur Katalyse von Reaktionen wie der Chlorierung aromatischer Verbindungen und der Friedel-Crafts-Reaktion von Aromaten eingesetzt. Es ist weniger stark als Aluminiumchlorid, aber in einigen Fällen führt diese Milde zu höheren Ausbeuten, zum Beispiel bei der Alkylierung von Benzol:

Der „Eisen(III)-chlorid-Test“ ist ein traditioneller kolorimetrischer Test für Phenole, bei dem eine 1%ige Eisen(III)-chlorid-Lösung verwendet wird, die mit Natriumhydroxid neutralisiert wurde, bis sich ein leichter Niederschlag von FeO(OH) bildet. Die Mischung wird vor der Verwendung filtriert. Die organische Substanz wird in Wasser, Methanol oder Ethanol gelöst, dann wird die neutralisierte FeCl3-Lösung zugegeben – eine vorübergehende oder dauerhafte Färbung (in der Regel violett, grün oder blau) zeigt das Vorhandensein eines Phenols oder Enols an.

FeCl3 wird manchmal von amerikanischen Münzsammlern verwendet, um das Datum von Buffalo-Nickels zu identifizieren, die so stark abgenutzt sind, dass das Datum nicht mehr sichtbar ist.

FeCl3 wird auch häufig von Messer- und Schwertschmieden zum Beizen von Klingen verwendet, um dem Metall einen kontrastreichen Effekt zu verleihen und um Metallschichten oder Unvollkommenheiten zu erkennen.

Vorsichtsmaßnahmen

Eisen(III)-chlorid ist giftig, stark ätzend und sauer. Das wasserfreie Material ist ein starkes Austrocknungsmittel.