ХЛОРИД ЗАЛІЗА (FECL2): СТРУКТУРА, ВИКОРИСТАННЯ, ВЛАСТИВОСТІ - ХІМІЯ - 2025

Хлорид заліза є неорганічне тверда речовина шляхом зв'язування катіон Fe ²⁺ і два хлорид - аніони Cl ^- . Його хімічна формула - FeCl ₂ . Він схильний поглинати воду з навколишнього середовища. Одним з його гідратів є тетрагідрат FeCl _{2 •} 4H ₂ O , який є зеленуватою твердою речовиною.

Слід зазначити, що він дуже розчинний у воді і має тенденцію легко окислюватися в присутності повітря, утворюючи хлорид заліза FeCl ₃ . Оскільки він легко окислюється і тому здатний діяти як відновник, його широко використовують у хімічних та біологічних дослідницьких лабораторіях.

Тетрагідрат залізного хлориду FeCl _{2 •} 4H ₂ O тверда речовина. Жадіти. Джерело: Wikimedia Commons.

Хлорид заліза має кілька застосувань, серед яких він виділяється для допомоги іншим агентам в окисленні мулу, одержуваного в результаті очищення стічних вод або стічних вод. Він також використовується в процесі металевих покриттів залізом і має певне застосування у фармацевтичній промисловості.

Експериментували також використання FeCl ₂ у відновленні цінних металів із відпрацьованих каталізаторів, що знаходяться у вихлопних трубах бензину чи дизельних транспортних засобів.

Він використовується в текстильній промисловості для закріплення кольорів у деяких видах тканини.

Будова

Хлорид заліза складається з іона заліза Fe ²⁺ та двох іонів Cl ^- хлориду, пов'язаних іонними зв'язками.

Хлорид заліза FeCl _2, де спостерігаються іони, що входять до його складу. Епоп. Джерело: Wikimedia Commons.

Іон феру Fe ²⁺ має таку електронну структуру:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶ , 4s ⁰

де видно, що він втратив два електрони з оболонки 4s.

Ця конфігурація не дуже стабільна, і з цієї причини вона схильна окислюватися, тобто втрачати ще один електрон, цього разу з 3-го шару, утворюючи іон Fe ³⁺ .

Зі свого боку хлорид-іон Cl ^- має таку електронну структуру:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

де ви бачите, що він придбав зайвий електрон в оболонці 3p, доповнивши його. Ця конфігурація є дуже стабільною, оскільки всі електронні шари завершені.

Номенклатура

- Хлорид заліза

- хлорид заліза (II)

- Дихлорид заліза

- Тетрагідрат хлористого заліза: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне до блідо-зеленого твердого речовини, кристали.

Молекулярна маса

126,75 г / моль

Точка плавлення

674 ºC

Точка кипіння

1023 ºC

Питома вага

3,16 при 25 ºC / 4 ºC

Розчинність

Дуже розчинний у воді: 62,5 г / 100 мл при 20 ° С. Розчинний у спирті, ацетоні. Мало розчинний у бензолі. Практично нерозчинний в ефірі.

Інші властивості

Безводний FeCl ₂ дуже гігроскопічний. Він легко поглинає воду з навколишнього середовища, утворюючи різноманітні гідрати, особливо тетрагідрат, в яких для кожної молекули FeCl ₂ прикріплені до неї 4 молекули H ₂ O (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

У присутності повітря він повільно окислюється до FeCl ₃ . Це означає, що іон Fe ²⁺ легко окислюється до іона Fe ³⁺ .

Якщо нагріти в присутності повітря, він швидко утворює хлорид заліза FeCl ₃ і оксид заліза Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ є агресивним для металів і тканин.

Отримання

Його отримують обробкою надлишку металевого заліза Fe водним розчином соляної кислоти HCl при високих температурах.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Однак завдяки наявності води цим методом одержують тетрагідрат залізного хлориду FeCl _{2 •} 4H ₂ O.

Для його отримання безводним (без води, що міститься в кристалах) деякі дослідники вирішили провести реакцію порошку заліза з безводним HCl (без води) в тетрагідрофурані розчинника (ТГФ) при температурі 5 ° С.

Таким чином отримують сполуку FeCl _{2 •} 1,5THF, яка при нагріванні до 80-85 ºC у вакуумі або в атмосфері азоту (щоб уникнути присутності води) утворює безводний FeCl ₂ .

Програми

Хлорид заліза має різні види використання, як правило, засновані на його знижувальній здатності, тобто його можна легко окислити. Він використовується, наприклад, у фарбах та покриттях, оскільки допомагає закріпити їх на поверхні.

Залізо - важливий мікроелемент для здоров'я людини та тварин. Він бере участь у синтезі білка, в диханні та розмноженні клітин.

З цієї причини FeCl ₂ використовується у фармацевтичних препаратах. Іон Fe ²⁺ як такий краще засвоюється, ніж іон Fe ³⁺ у кишечнику.

Він використовується для виготовлення FeCl ₃ . Застосовується в металургії, у ваннах із чавунним покриттям для отримання більш пластичного родовища.

Ось інші особливості використання.

У фарбуванні тканин

FeCl ₂ використовується в якості закріплювача або барвника в деяких типах тканини. Морда хімічно реагує і зв’язується одночасно з барвником і з тканиною, утворюючи на ній нерозчинну сполуку.

Таким чином барвник залишається закріпленим на тканині і його колір посилюється.

Хлорид заліза FeCl ₂ дозволяє фіксувати кольори на тканинах. гіна піна. Джерело: Wikimedia Commons.

У очищенні стічних вод

FeCl ₂ застосовується на очисних спорудах або очисних спорудах (каналізаційні води).

У цій заявці хлорид заліза бере участь в окисленні осаду шляхом процесу, який називається окисленням Фентону. Це окислення викликає розрив мулових флок і дозволяє виділити воду, яка сильно зв'язана з ним.

Секція очисної споруди, де можна спостерігати шлам. Іноді це обробляють хлористим залізом FeCl _2, щоб його було легше відокремити від води. Евелін Сімак / Каналізація працює на північ від Діклербурга. Джерело: Wikimedia Commons.

Потім шлам можна сушити та утилізувати екологічно чистим способом. Застосування хлористого заліза сприяє зниженню витрат на процес.

Нещодавно було запропоновано використовувати його для зменшення утворення сірководню або сірководню у зазначених стічних водах.

Таким чином зменшиться корозія, що утворюється цим газом, а також неприємні запахи.

У хімічних дослідженнях

Завдяки своїм відновлюючим властивостям (протилежним окислювачу) FeCl ₂ широко застосовується в різних дослідженнях в хімічній, фізичній та інженерній лабораторіях.

Деякі вчені використовували пари хлориду чорного металу для вилучення цінних металів, таких як платина, паладій та родій із відпрацьованих каталізаторів у транспортних засобах, що працюють на бензині чи дизельному паливі.

Ці каталізатори використовуються для виведення газів, шкідливих для людини та навколишнього середовища. Вони розташовані у вихлопній трубі автомобілів та вантажних автомобілів, які працюють на бензині чи дизелі.

Витяжна труба транспортного засобу, де спостерігається більш об'ємна секція, де знаходиться каталізатор для перетворення шкідливих газів в екологічно чисті гази. Ahanix1989 в англійській Вікіпедії. Джерело: Wikimedia Commons.

Через певний час каталітичний перетворювач автомобіля зношується і втрачає свою ефективність, і його необхідно замінити. Відпрацьований каталізатор відкидається і докладаються зусилля для відновлення цінних металів, які він містить.

Керамічна сітка каталізатора, де знаходяться сліди цінних металів, які підлягають відновленню FeCl ₂ . Global-Kat переробка. Джерело: Wikimedia Commons.

На думку дослідників, із заліза з хлористого заліза ці метали утворювали магнітні сплави.

Сплави можна було витягувати магнітами, а потім цінні метали відновлювати відомими методами.

У біохімічних дослідженнях

Оскільки в ньому є катіон Fe ²⁺ , який є важливим мікроелементом для людини та деяких тварин, FeCl ₂ використовується в біохімічних та медичних дослідженнях.

Певні дослідження показали, що хлорид заліза сприяє підвищенню фунгіцидної ефективності плазми холодного аргону.

Холодна плазма - це технологія, яка використовується для стерилізації медичних поверхонь та інструментів. Він заснований на утворенні гідроксильних радикалів OH · із вологості середовища. Ці радикали реагують з клітинною стінкою мікроорганізму і викликають його загибель.

У цьому дослідженні FeCl ₂ покращив дію холодної плазми та прискорив елімінацію грибка, стійкого до інших методів дезінфекції.

Деякі вчені виявили, що використання FeCl ₂ дозволяє збільшити вихід у реакціях, щоб отримати глюкозу, починаючи з цукрової тростини.

У цьому випадку, оскільки Fe ^{2+ є} найважливішим мікроелементом для здоров'я людини, його присутність у продукті не вплине на людину.

Список літератури

1. Фукуда, С. та ін. (2019). Хлорид заліза і сульфат заліза підвищують фунгіцидну ефективність плазми холодного атмосферного аргону на меланізованому Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28–32. Відновлено з ncbi.clm.nih.gov.
2. Ісмал, ОЕ та Йілдірім, Л. (2019). Металеві морилки та біоморданти. Вплив та перспективи зеленої хімії для текстильних технологій. Глава 3, стор 57-82. Відновлено з sciencedirect.com.
3. Чжан, В. та ін. (2019). Спільний каталіз хлориду магнію та хлориду заліза для отримання ксило-олігосахаридів та отримання глюкози з цукрової тростини. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
4. Чжоу, X. та ін. (2015). Роль корінного заліза в поліпшенні зневоднення мулу за рахунок перекисного окислення. Наукові доповіді 5: 7516. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. та ін. (2019). Контроль сірководню в каналізації шляхом каталізації реакції з киснем. Наука про загальне середовище 689 (2019) 1192-1200. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
6. Taninouchi, Y. та Okabe, TH (2018). Відновлення металів платинової групи з відпрацьованих каталізаторів за допомогою обробки хлором заліза залізом. Метал і Матеріал Транс Б (2018) 49: 1781. Відновлено з link.springer.com.
7. Національна медична бібліотека США. (2019). Хлорид заліза. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Ареста, М. та ін. (1977). Заліза (0) Окислення хлоридом водню в тетрагідрофурані: простий шлях до безводного хлориду заліза (II). Неорганічна хімія, т. 16, № 7, 1977 р. Отримано з pubs.acs.org.
9. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.