Железен хлорид- средната сол на фери желязото и солната киселина. На външен вид тази химическа суровина е мека кристална маса с ръждиво-кафеникаво-черен цвят. Точката на кипене е 319°C, точката на топене е 309°C. Железен хлорид се образува при нагряване на желязо с хлор. Може да се получи и като страничен продукт при производството на титанов хлорид TiCl4 и алуминиев хлорид AlCl3. Друг начин за получаване на железен хлорид е горещо хлориране или окисляване на разтвора на FeCl2, последвано от изпаряване на разтвора на FeCl3.
Обхватът на железен хлорид е доста широк. Използва се като коагулантза пречистване на вода, като катализатор в органичния синтез, като фиксатор в процеса на боядисване на тъкани, както и за получаване на железни пигменти и други железни соли. Друг разтвор на железен хлорид се използва за ецване на печатни платки.
Железният хлорид се използва широко като коагулант в процеса на пречистване на промишлени и битови отпадъчни води. В сравнение с други коагуланти, по-специално с алуминиев сулфат, този химически продукт има важно предимство - железен хлориднадарен с висока скорост на отлагане на различни примеси. В резултат на хидролиза железният хлорид образува слабо разтворим железен хидроксид. В процеса на образуването му се улавят различни органични и неорганични примеси, образувайки рохкави люспи, които лесно се отстраняват от пречистените отпадъчни води. Такива люспи с плътност 1001–1100 g/l и размер 0,5–3,0 mm имат доста голяма повърхност с отлична сорбционна активност. В процеса на тяхното образуване структурата включва суспендирани вещества (големи микроорганизми, планктонни клетки, тиня, растителни остатъци), колоидни частици, както и част от замърсяващите йони, свързани на повърхността на тези частици. С помощта на този продукт процесът на утаяване на утайки протича много по-бързо и по-дълбоко. Друго предимство на железния хлорид е неговият благоприятен ефект върху биохимичното разграждане на утайките. За висококачествено пречистване на отпадъчните води са необходими 30 g железен хлорид на кубичен метър. Пречистването на водата с железен хлорид намалява съдържанието на разтворими примеси до 25%, а на неразтворими примеси до 95%. По време на пречистването на промишлени и битови отпадъчни води токсичните съединения и микроорганизмите се унищожават от натриевия хипохлорит.
Поради изразените си киселинни свойства, железният хлорид се използва като катализатор в процесите на органичен синтез, при производството на топлоустойчиви смоли и при окисляването на нефтен битум. Железният хлорид е енергичен хлориращ агент, така че се използва за селективно извличане на определени компоненти на рудите. По-специално, тази химическа суровина е необходима в ароматните въглеводороди за реакцията на електрофилно заместване. Използването на водни разтвори на железен хлорид също е добре известно. Със сравнително леки свойства на ецване, те се използват в индустрията за електроника и оборудване за ецване на печатни платки, метални части и медно фолио. Прилага се железен хлориди в строителството. Използва се като добавка към портландцимента за ускоряване на процеса на втвърдяване. Добавянето на железен хлорид значително повишава якостта на бетона. Този продукт се използва и в други области на човешкия живот, по-специално:
с негова помощ се избистрят естествените води в системите за пречистване на вода;
маслото се отстранява от отпадъчните води на маслодайните предприятия;
използва се при пречистване на отпадъчни води от кожени и кожухарски предприятия от хромни съединения;
за омекотяване на битова и питейна вода;
както и в органохлорния синтез
Общи сведения за хидролизата на железен (III) хлорид
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Железен (III) хлорид- средна сол, образувана от слаба основа - железен (III) хидроксид (Fe (OH) 3) и силна киселина - солна (солна) (HCl). Формула - FeCl 3.
Това е вещество с кристална структура от черно-кафяво, тъмночервено, лилаво или зелено, в зависимост от ъгъла на падащата светлина. Моларна маса - 162 g / mol.
Ориз. 1. Железен (II) хлорид. Външен вид.
Хидролиза на железен(III) хлорид
Хидролизиран при катиона. Естеството на средата е киселинно. Теоретично са възможни втората и третата стъпка. Уравнението на хидролизата изглежда така:
Първи етап:
FeCl 3 ↔ Fe 3+ + 3Cl - (дисоциация на сол);
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (катионна хидролиза);
Fe 3+ + 3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ + 3Cl - + H + (йонно уравнение);
FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl (молекулно уравнение).
Втора стъпка:
Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl - (дисоциация на сол);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (катионна хидролиза);
FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (йонно уравнение);
Fe(OH)Cl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl + HCl (молекулно уравнение).
Трета стъпка:
Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl - (дисоциация на сол);
Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (катионна хидролиза);
Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (йонно уравнение);
Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (молекулно уравнение).
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
| Упражнение | Разтвор на железен (III) хлорид се добавя към разтвор на натриев хидроксид с тегло 150 g (ω = 10%), което води до кафява утайка - железен (III) хидроксид. Определете масата му. |
| Решение | Нека напишем уравнението на реакцията за взаимодействие на натриев хидроксид и железен (III) хлорид: 3NaOH + FeCl 3 \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl. Изчислете масата на разтвореното вещество на натриев хидроксид в разтвора: ω = m разтвор / m разтвор × 100%; m решаване = m решение ×ω/100%; m разтворено вещество (NaOH) = m разтвор (NaOH) × ω(NaOH)/100%; m разтворено вещество (NaOH) = 150 x 10/100% = 15 g. Намерете количеството вещество натриев хидроксид (моларна маса - 40 g / mol): υ (NaOH) \u003d m разтворено вещество (NaOH) / M (NaOH) \u003d 15/40 \u003d 0,375 mol. Според уравнението на реакцията υ (Fe (OH) 3) \u003d 3 × υ (NaOH) = 3 × 0,375 = 1,125 mol. След това изчисляваме масата на утайката от железен (III) хидроксид (моларна маса - 107 g / mol): m (Fe (OH) 3) \u003d υ (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) \u003d 1,125 × 107 = 120,375 g. |
| Отговор | Масата на железен (III) хидроксид е 120,375 g. |
ПРИМЕР 2
| Упражнение | Изчислете масовите дялове на всеки от елементите, които изграждат железен (III) хлорид. |
| Решение | Масовата част на даден елемент се изчислява, както следва: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, тези. съотношението на относителната атомна маса, като се вземе предвид броят на атомите, които изграждат веществото, към молекулното тегло на това вещество, изразено като процент. Молекулното тегло на железния (III) хлорид е 162. Изчислете масовите дялове на елементите: желязо : ω (Fe) \u003d n × Ar (Fe) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Fe) = 1×56/162×100% = 34,27%. хлор: ω(Cl) \u003d n × Ar (Cl) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Cl) = 3×35,5/162×100% = 65,73%. За да проверим правилността на изчислението, като добавим получените масови фракции, трябва да получим 100%: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 + 65,73 = 100%. |
| Отговор | Масовата част на желязото е 34,27%, масовата част на хлора е 65,73. |
Железен хлорид (III) под формата на разтвор може да се приготви в лаборатория или у дома. Ще ви трябват топлоустойчиви неметални прибори и чисти горещи или дестилирани). След разтваряне и утаяване се получава тъмнокафява течност. Има редица характеристики при приготвянето на разтвор на железен хлорид, за които трябва да научите, преди да започнете да работите с него.
Железен хлорид
Безводен железен хлорид, произведен от химическата промишленост - FeCl 3 - тъмнокафяви кристали с нюанси на червено, лилаво, тъмно зелено. Моларна маса - 162,21 g / mol. Веществото се топи при температура 307,5 ° C, при 500 ° C започва да се разлага. Проба от безводна сол се разтваря в 100 g вода:
- 74,4 g (0°C);
- 99 g (25 °C);
- 315 g (50 °C);
- 536 g (100 °C).
Безводен (III) - много хигроскопично вещество, бързо привлича влага от околната среда. Във въздуха той взаимодейства с вода, превръщайки се в жълти кристали на хексахидрат FeCl 3 + 6H 2 O. Масовата част на безводния железен хлорид в вещество, закупено в търговска мрежа, достига 95%. Има малко количество железен хлорид FeCl 2 и неразтворими примеси. Търговското наименование е железен хлорид. Веществото е пожаро- и взривобезопасно, но разтворът му има разяждащ ефект върху метални предмети.
Железен (III) хлорид хексахидрат
В допълнение към безводния, индустрията произвежда кристален хидрат, в който масовата част на железен хлорид (III) е 60%. Веществото е жълто-кафява кристална маса или насипни парчета от същия нюанс. Важна отличителна черта на железните и железните йони е цветът. Степента на окисление на Fe 2+ се характеризира със зеленикав оттенък, хексахидратът на железен хлорид хидрат е синкаво-зелено вещество. В степента на окисление на Fe 3+ йони придобиват цвят от жълт до кафяв. За качествено определяне реагентите действат върху разтвор на железен хлорид:
- NaOH (появява се кафява утайка от Fe (OH) 3);
- K 4 (появява се синя утайка от KFe);
- KCNS, NaCNS (образува се железен тиоцианат Fe(CNS) 3 червено).
Как да разредите железен хлорид
Железен (III) хлорид под формата на кафяв или червен разтвор може да се намери в търговската мрежа, приготвен в лаборатория или в домашни условия. В последния случай определено ще ви трябват топлоустойчиви неметални съдове (стъкло, пластмаса, керамика). Вода за разтваряне на сол може да се вземе от чешмата. По-безопасно - варено или дестилирано. Вода, загрята до 50-70 ° C, се поставя в контейнер и след това веществото се излива на малки порции. Пропорциите на железен хлорид и вода са 1:3. Ако приготвите разтвор от кристален хидрат, тогава ще е необходима по-малко вода, тъй като се съдържа в кристален хидрат (40% от теглото). Веществото се добавя към разтвора малко по малко, всяка порция е около 5-10 г. Не се препоръчва незабавно изливане на цялата проба поради бързия характер на реакцията на хидратация. Не използвайте метални прибори (лъжици, шпатули). Солта трябва да бъде напълно разтворена в топла вода, за което кристалите трябва да се смесят добре с течността. Процесът се ускорява чрез добавяне на солна киселина (1/10 от масата на кристалите). След утаяване в продължение на няколко часа може да се появи утайка на дъното поради наличието в пробата и образуването на железен хидроксид по време на реакцията. Приготвеният тъмнокафяв разтвор се прецежда и съхранява в плътно затворен пластмасов съд при умерена температура и без пряка слънчева светлина.
Използването на железен хлорид в промишлеността и комуналните услуги. домашна употреба
Солите на желязото намират приложение в много области. Тривалентният метален хлорид се използва за обработка на вода, метали и фиксиране на бои. Веществото се използва в промишления органичен синтез (катализатор, окислител). Коагулиращите свойства на Fe 3+ йона са особено ценени при пречистването на битови и промишлени отпадъчни води. Под действието на железен хлорид малки неразтворими частици от примеси се слепват и се утаяват. Също така има свързване на част от разтворимите замърсители, които се отстраняват в пречиствателната станция. Кристалният хидрат и безводната сол FeCl3 се използват при ецването на метални печатни форми. Към бетона се добавя вещество за укрепване на неговата здравина.
Химични явления при ецване на плоскости. Мерки за сигурност
Популярен химикал за ецване на PCB е железен хлорид. Разтворът за тези цели се приготвя от 0,150 кг сол и 0,200 л топла вода. Съдържа Fe 3+, Cl - йони и при хидролиза се образува кафяво съединение - железен хидроксид. Процесът протича по схемата: FeCl 3 + 3HOH ↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Недостатъкът на този метод е замърсяването на плочата със странични продукти от реакцията, което затруднява по-нататъшното ецване. Самата сол е нелетливо вещество, но в процеса на взаимодействие с водата отделя разяждащи изпарения. Работата трябва да се извършва на открито или в добре проветриво помещение. Контактът с разтвора върху кожата и лигавиците води до дразнене и може да причини дерматит. Трябва да се използват лични предпазни средства (очила, ръкавици). В случай на контакт с разяждащ разтвор, измийте кожата обилно с вода.
РАЗДЕЛ II. НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ
8.
Метални елементи и техните съединения. Метали
8.5. Ферум
8.5.2. Съединения на желязото ( III)
Ферум(III) оксид Fe 2 O 3 - най-стабилната естествена желязна спора, кафяв прах, има атомни кристални решетки, не се разтваря във вода. Ферум (III) оксидът проявява слаби амфотерни свойства (с преобладаване на основни) - лесно реагира с киселини:
Показва слаби киселинни свойства на сплавта с алкали и карбонати на алкални метални елементи:
Натриевият ферит, образуван във воден разтвор, се разлага напълно от вода (хидролизира):
Редуциращите агенти редуцират железен (III) оксид до желязо:
Производство на ферум(III) оксид Ферум(III) оксид се получава чрез термично разлагане на ферум(III) хидроксид или ферум(III) нитрат:
Получава се и при печене на пирит. FeS 2:
Ферум(III) хидроксид Fe (OH) 3 1 - неразтворимо във вода кафяво вещество със слаби амфотерни свойства (с преобладаване на основни):
Реакциите с концентрирани алкални разтвори протичат само при продължително нагряване. Това образува стабилен хидроксокомплекс K 3 [Fe(OH) 6]:
Екстракция на ферум(III) хидроксид
Ферум (III) хидроксид се получава от водоразтворими соли на желязо (III), когато те взаимодействат с основи:
Солите на желязото (III), образувани от силни киселини, са силно разтворими във вода и могат да образуват кристални хидрати: Fe (NO 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ соли хидролизира при катиона:
Съединенията на желязото (III) проявяват окислителни свойства и следователно при взаимодействие с редуциращи агенти Fe 3+ се превръща в Fe 2+:
Качествени реакции към йон Fe3+:
1. Реактив - калиев хексацианоферат (II) (жълта кръвна сол). Образува се тъмносиня утайка - пруско синьо:
2. Реактив - калиев (или амониев) тиоцианат. Образува се ферум (III) тиоцианат с кървавочервен цвят:
Употреба на желязо и железни съединения
Черната металургия (производството на желязо и неговите сплави) представлява 90% от световната металургия. Черната металургия е в основата на развитието на много отрасли: машиностроенето използва една трета от черните метали, строителството (като конструктивен материал, за производството на стоманобетон) - една четвърт; значителна част се използва и в транспорта.
Сплави на основата на желязо (феромагнитни) се използват в електротехниката при производството на трансформатори и електродвигатели.
Ферум(II) оксид FeO е един от компонентите на керамиката, пигмент за бои и топлоустойчив емайл.
Ферум(III) оксид Fe 2 O 3 охра се използва като минерална боя.
Магнетит Fe 3 O 4 използва се в производството на твърди дискове, а ултрафин прах - като тонер в черно-бели лазерни принтери.
Железен витриол (железен (II) сулфат хептахидрат) FeS В 4 7H 2 O се използва за борба с вредителите по растенията, в производството на минерални бои и в строителството.
Ферум(III) хлоридът се използва за пречистване на вода, като оцветител за боядисване на тъкани, в радиотехниката за ецване на печатни платки и в органичния синтез като катализатор.
Водни разтвори на FeCl 2 , FeCl 3 , FeS B 4 се използват като коагуланти за пречистване на вода за промишлени предприятия.
Ферум(III) нитрат нонахидрат Fe (N O 3 ) 3 9H 2 V се използва като щипка в процеса на боядисване на тъкани.
1 Както в случая с Fe 3 O 4 , вещества с формула Fe(OH ) 3 не съществува. Когато се опитате да го получите, той генерира Fe 2 O 3 n H 2 O или FeO (OH ) - ферум(III) метахидроксид.
Железен хлорид (FeCl₃, железен хлорид, железен трихлорид) е железна сол и. Това е меко вещество с червено-кафяв, зеленикав или лилав оттенък с характерен метален блясък. Когато е изложен на въздух, железният хлорид придобива оттенък и по цвят и консистенция става подобен на мокър.
Редица свойства, които железният хлорид има поради химичния си състав, правят това вещество незаменимо в промишлеността. И така, железният хлорид се използва в радиоелектрониката за повреда на печатни платки; участва в хранително-вкусовата промишленост в процеса на варене и печене на хлебни изделия; е част от реагентите, които се използват при отпечатване на снимки; в текстилната промишленост, участващи в производството на тъкани; с помощта на железен хлорид те пречистват водата в промишлен мащаб; Железният хлорид е важен елемент в металургичната и химическата промишленост.
В допълнение, железният хлорид е необходим на човек за нормалното функциониране на тялото. Той помага на тялото да компенсира липсата на желязо, свързана със загуба на кръв или нарушение на усвояването на желязо. Тъй като липсата на железен хлорид може да повлияе неблагоприятно на функционирането на тялото, във фармакологията има много лекарства, които включват FeCl3.
Как да получите
Има няколко начина за получаване на железен трихлорид. И така, железен хлорид в резултат на взаимодействието на едновалентно желязо с чист хлор: 2Fe + 3Cl2 = FeCl3.
В допълнение, железен хлорид може да се получи чрез окисляване на железен хлорид с хлор: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
Железен хлорид също се получава в процеса на окисляване на железен (II) хлорид със серен диоксид. В този случай протича по-сложна химична реакция: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
У дома можете да проведете някои интересни експерименти, по време на които ще бъде възможно да се получи железен хлорид.
Експеримент 1
Ще ви трябват силно ръждясали железни стърготини (обикновена ръжда от стара тръба ще свърши работа) и разтвор на солна киселина в пропорции 1: 3. Желязото трябва да се постави в стъклен съд и да се напълни със солна киселина. Тъй като химическата реакция в този случай протича доста бавно, ще трябва да изчакате няколко дни. Когато реагентът придобие характерен жълто-кафяв оттенък, течността се източва от контейнера и получената утайка се филтрира.Експеримент 2
В стъклен съд в съотношение 2:2:6 смесете 30% разтвор на водороден прекис, солна киселина и вода. В резултат на химическа реакция се образува разтвор на железен хлорид.Експеримент 3
Железен хлорид може да се получи и чрез реакцията на солна киселина и железен оксид Fe2O3. За целта солната киселина се поставя в стъклен съд. Внимателно към него на малки порции се добавя железен оксид (миний на желязо).Важно е да запомните, че солната киселина е много токсична и причинява тежки изгаряния, ако влезе в контакт с кожата. Освен това по време на химични реакции се отделят железни пари, които могат да причинят увреждане на дихателните и зрителните органи. Гумените ръкавици, защитната маска и очилата ще помогнат за предотвратяване на тези негативни последици.
