ХЛОРИД ЖЕЛЕЗА (FECL2): СОСТАВ, ПРИМЕНЕНИЕ, СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2026

Хлорид железа представляет собой неорганическое твердое вещество путем связывания катион Fe ²⁺ и два хлорид - анионы Cl ^- . Его химическая формула - FeCl ₂ . Он имеет тенденцию впитывать воду из окружающей среды. Одним из его гидратов является тетрагидрат FeCl _{2 •} 4H ₂ O , который представляет собой зеленоватое твердое вещество.

Следует отметить, что он хорошо растворяется в воде и имеет тенденцию легко окисляться в присутствии воздуха с образованием хлорида железа FeCl ₃ . Поскольку он легко окисляется и поэтому способен действовать как восстановитель, он широко используется в химических и биологических исследовательских лабораториях.

Тетрагидрат хлористого железа FeCl _{2 •} 4H ₂ O твердый. Крейвен. Источник: Wikimedia Commons.

Хлорид железа имеет несколько применений, среди которых он выделяется, чтобы помочь другим агентам в окислении ила, полученного при очистке сточных вод. Он также используется в процессе нанесения металлических покрытий на железо и имеет некоторое применение в фармацевтической промышленности.

Также проводились эксперименты с использованием FeCl ₂ для извлечения ценных металлов из отработанных катализаторов, обнаруженных в выхлопных трубах автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями.

Он используется в текстильной промышленности для закрепления цвета на некоторых типах тканей.

Структура

Хлорид железа состоит из иона двухвалентного железа Fe ²⁺ и двух ионов хлорида Cl ^-, связанных ионными связями.

Хлорид железа FeCl _2, где наблюдаются ионы, входящие в его состав. EPOP. Источник: Wikimedia Commons.

Ион двухвалентного железа Fe ²⁺ имеет следующую электронную структуру:

1с ² , 2с ² 2п ⁶ , 3с ² 3п ⁶ 3д ⁶ , 4с ⁰

где видно, что он потерял два электрона с оболочки 4s.

Эта конфигурация не очень стабильна, и по этой причине она имеет тенденцию к окислению, то есть к потере другого электрона, на этот раз из 3d-слоя, с образованием иона Fe ³⁺ .

В свою очередь, хлорид-ион Cl ^- имеет следующую электронную структуру:

1с ² , 2с ² 2п ⁶ , 3с ² 3п ⁶

где вы можете видеть, что он приобрел дополнительный электрон в 3p-оболочке, завершив ее. Эта конфигурация очень стабильна, потому что все электронные слои завершены.

Номенклатура

- Хлорид железа

- Хлорид железа (II)

- дихлорид железа

- Тетрагидрат хлористого железа: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

свойства

Физическое состояние

Твердое вещество от бесцветного до бледно-зеленого цвета, кристаллы.

Молекулярный вес

126,75 г / моль

Температура плавления

674 ºC

Точка кипения

1023 ºC

Конкретный вес

3,16 при 25 ºC / 4 ºC

Растворимость

Хорошо растворим в воде: 62,5 г / 100 мл при 20 ºC. Растворим в спирте, ацетоне. Слабо растворим в бензоле. Практически не растворим в эфире.

Другие свойства

Безводный FeCl ₂ очень гигроскопичен. Он легко поглощает воду из окружающей среды, образуя множество гидратов, особенно тетрагидрат, в котором на каждую молекулу FeCl ₂ присоединены 4 молекулы H ₂ O (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

В присутствии воздуха медленно окисляется до FeCl ₃ . Это означает, что ион Fe ²⁺ легко окисляется до иона Fe ³⁺ .

При нагревании в присутствии воздуха быстро образует хлорид железа FeCl ₃ и оксид железа Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ вызывает коррозию металлов и тканей.

получение

Его получают обработкой избытка металлического железа Fe водным раствором соляной кислоты HCl при высоких температурах.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Однако из-за присутствия воды этим методом получают тетрагидрат хлорида железа FeCl _{2 •} 4H ₂ O.

Чтобы получить его безводным (без воды, включенной в кристаллы), некоторые исследователи решили провести реакцию порошка железа с безводным HCl (без воды) в растворителе тетрагидрофуране (THF) при температуре 5 ºC.

Таким образом получают соединение FeCl _{2 •} 1,5 THF, которое при нагревании до 80-85 ºC в вакууме или в атмосфере азота (чтобы избежать присутствия воды) дает безводный FeCl ₂ .

Приложения

Хлорид железа имеет различные применения, как правило, в зависимости от его восстанавливающей способности, то есть он легко окисляется. Он используется, например, в красках и покрытиях, поскольку помогает закрепить их на поверхности.

Железо является важным микронутриентом для здоровья человека и некоторых животных. Он участвует в синтезе белка, дыхании и размножении клеток.

По этой причине FeCl ₂ используется в фармацевтических препаратах. Ион Fe ²⁺ как таковой всасывается лучше, чем ион Fe ³⁺ в кишечнике.

Он используется для производства FeCl ₃ . Он используется в металлургии, в ваннах для нанесения покрытий на железо, чтобы обеспечить более пластичное покрытие.

Вот и другие варианты использования.

В расцветке тканей

FeCl ₂ используется в качестве протравы или фиксатора красителя в некоторых типах тканей. Протрава вступает в химическую реакцию и одновременно связывается с красителем и тканью, образуя на ней нерастворимое соединение.

Таким образом, краситель остается на ткани, а ее цвет становится более насыщенным.

Хлорид железа FeCl ₂ позволяет цвету закрепляться на тканях. Джина Пина. Источник: Wikimedia Commons.

При очистке сточных вод

FeCl ₂ используется в очистных сооружениях или очистных сооружениях (канализационная вода).

В этом случае хлорид железа участвует в окислении шлама посредством процесса, называемого окислением Фентона. Это окисление вызывает разрыв хлопьев бурового раствора и способствует выделению воды, которая прочно с ними связана.

Участок очистных сооружений, где можно увидеть осадок. Иногда его обрабатывают хлоридом железа FeCl _2, чтобы его было легче отделить от воды. Эвелин Симак / Канализационные работы к северу от Диклберга. Источник: Wikimedia Commons.

Затем осадок можно высушить и утилизировать экологически безопасным способом. Использование хлорида железа помогает снизить затраты на процесс.

Также недавно было предложено использовать его для уменьшения образования газообразного сероводорода или сероводорода в указанных сточных водах.

Таким образом, коррозия, вызываемая этим газом, а также неприятные запахи будут уменьшены.

В химических исследованиях

Благодаря своим восстанавливающим свойствам (противоположность окислителя) FeCl ₂ широко используется в различных исследованиях в химических, физических и технических лабораториях.

Некоторые ученые использовали пары хлорида железа для извлечения ценных металлов, таких как платина, палладий и родий, из отработанных катализаторов в автомобилях с бензиновыми или дизельными двигателями.

Эти катализаторы используются для удаления газов, вредных для человека и окружающей среды. Они расположены в выхлопной трубе легковых и грузовых автомобилей, работающих на бензине или дизельном топливе.

Выхлопная труба автомобиля, где наблюдается более объемный участок, где расположен катализатор для преобразования вредных газов в газы, не загрязняющие окружающую среду. Ahanix1989 в английской Википедии. Источник: Wikimedia Commons.

По прошествии определенного времени каталитический нейтрализатор автомобиля изнашивается и теряет свою эффективность, и его необходимо заменить. Отработанный катализатор утилизируется, и предпринимаются усилия по извлечению содержащихся в нем ценных металлов.

Керамическая сетка катализатора, на которой _{находятся} следы ценных металлов, подлежащих восстановлению с помощью FeCl ₂ . Global-Kat Recycling. Источник: Wikimedia Commons.

По мнению исследователей, с железом из хлорида железа эти металлы образуют магнитные сплавы.

Сплавы можно было извлекать с помощью магнитов, а затем извлекать ценные металлы известными методами.

В биохимических исследованиях

Поскольку он содержит катион Fe ²⁺ , который является важным питательным микроэлементом для людей и некоторых животных, FeCl ₂ используется в биохимических и медицинских исследованиях.

Определенные исследования показали, что хлорид железа улучшает фунгицидное действие холодной аргоновой плазмы.

Холодная плазма - это технология, используемая для стерилизации медицинских поверхностей и инструментов. Он основан на образовании гидроксильных радикалов ОН · из влажности окружающей среды. Эти радикалы вступают в реакцию с клеточной стенкой микроорганизма и вызывают его гибель.

В этом исследовании FeCl ₂ улучшил действие холодной плазмы и ускорил уничтожение грибка, устойчивого к другим методам дезинфекции.

Некоторые ученые обнаружили, что использование FeCl ₂ позволяет увеличить выход в реакциях получения глюкозы, начиная с жома сахарного тростника.

В этом случае, поскольку Fe ^{2+ является} важным микроэлементом для здоровья человека, его присутствие в следовых количествах в продукте не повлияет на человека.

Ссылки

1. Fukuda, S. et al. (2019). Хлорид железа и сульфат железа улучшают фунгицидное действие холодной плазмы атмосферного аргона на меланизированные пуллуланы Aureobasidium. Журнал J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Восстановлено с ncbi.clm.nih.gov.
2. Исмал, О.Е. и Йилдирим, Л. (2019). Протравы и биоморданты для металлов. Влияние и перспективы зеленой химии на текстильные технологии. Глава 3, с. 57–82. Восстановлено с sciencedirect.com.
3. Zhang, W. et al. (2019). Совместный катализ хлорида магния и хлорида железа для получения ксилоолигосахаридов и производства глюкозы из жома сахарного тростника. Биоресур Технол 2019, 291: 121839. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
4. Чжоу, X. et al. (2015). Роль местного железа в улучшении обезвоживаемости ила за счет перекисного окисления. Научные отчеты 5: 7516. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. et al. (2019). Контроль сероводорода в канализации за счет катализа реакции кислородом. Наука об окружающей среде 689 (2019) 1192-1200. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
6. Таниноути, Ю. и Окабе, TH (2018). Восстановление металлов платиновой группы из отработанных катализаторов с использованием паровой обработки хлорида железа. Металл и материалы Trans B (2018) 49: 1781. Восстановлено с link.springer.com.
7. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Хлорид железа. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977). Окисление железа (0) хлористым водородом в тетрагидрофуране: простой способ получения безводного хлорида железа (II). Неорганическая химия, том 16, № 7, 1977 г. Получено с сайта pubs.acs.org.
9. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.