Gvožđe hlorid- prosječna sol feri željeza i hlorovodonične kiseline. Po izgledu, ova hemijska sirovina je meka kristalna masa zarđalo-smeđe-crne boje. Njegova tačka ključanja je 319°C, tačka topljenja je 309°C. Gvožđe hlorid nastaje zagrevanjem gvožđa sa hlorom. Može se dobiti i kao nusproizvod u proizvodnji titanijum hlorida TiCl4 i aluminijum hlorida AlCl3. Drugi način za dobivanje željeznog klorida je vruće hloriranje ili oksidacija otopine FeCl2, nakon čega slijedi isparavanje otopine FeCl3.
Opseg željeznog klorida je prilično širok. Koristi se kao koagulant za prečišćavanje vode, kao katalizator u organskoj sintezi, kao jedkasto sredstvo u procesu bojenja tkanina, kao i za pripremu željeznih pigmenata i drugih soli željeza. Druga otopina željeznog klorida koristi se za jetkanje štampanih ploča.
Željezni hlorid se široko koristi kao koagulant u procesu prečišćavanja industrijskih i komunalnih otpadnih voda. U poređenju sa drugim koagulansima, posebno sa aluminijum sulfatom, ovaj hemijski proizvod ima važnu prednost - gvožđe hlorid obdarena visokom stopom taloženja raznih nečistoća. Kao rezultat hidrolize, željezni hlorid stvara teško rastvorljiv željezni hidroksid. U procesu njegovog formiranja, hvataju se različite organske i anorganske nečistoće koje stvaraju labave pahuljice koje se lako uklanjaju iz tretiranih otpadnih voda. Takve pahuljice, gustoće od 1001–1100 g/l i veličine 0,5–3,0 mm, imaju prilično veliku površinu s odličnom sorpcijskom aktivnošću. U procesu njihovog formiranja, struktura uključuje suspendirane tvari (veliki mikroorganizmi, ćelije planktona, mulj, ostaci biljaka), koloidne čestice, kao i dio zagađujućih jona povezanih na površini ovih čestica. Uz pomoć ovog proizvoda proces sedimentacije mulja odvija se mnogo brže i dublje. Još jedna prednost željeznog hlorida je njegov povoljan efekat na biohemijsku razgradnju mulja. Za kvalitetan tretman otpadnih voda potrebno je 30 g željeznog klorida po kubnom metru. Prečišćavanje vode željeznim hloridom smanjuje sadržaj rastvorljivih nečistoća do 25 posto, a nerastvorljivih do 95 posto. Tokom tretmana industrijskih i komunalnih otpadnih voda, natrijum hipohlorit uništava toksična jedinjenja i mikroorganizme.
Zbog izraženih kiselih svojstava, željezni hlorid se koristi kao katalizator u procesima organske sinteze, u proizvodnji smola otpornih na toplinu i u oksidaciji naftnog bitumena. Gvozdeni hlorid je energičan agens za hlorisanje, pa se koristi za selektivnu ekstrakciju određenih komponenti ruda. Konkretno, ova hemijska sirovina je potrebna u aromatičnim ugljovodonicima za reakciju elektrofilne supstitucije. Poznata je i upotreba vodenih otopina željeznog hlorida. Sa prilično blagim svojstvima jetkanja, koriste se u industriji elektronike i instrumentacije za jetkanje štampanih ploča, metalnih dijelova i bakarne folije. Primjenjuje se gvožđe hlorid i u građevinarstvu. Koristi se kao aditiv portland cementu za ubrzavanje procesa vezivanja. Dodatak željeznog klorida značajno povećava čvrstoću betona. Ovaj proizvod se također koristi u drugim područjima ljudskog života, posebno:
uz njegovu pomoć bistre se prirodne vode u sistemima za prečišćavanje vode;
ulje se uklanja iz otpadnih voda masno-uljnih biljaka;
koristi se u prečišćavanju otpadnih voda preduzeća kože i krzna od jedinjenja hroma;
za omekšavanje vode za domaćinstvo i vodu za piće;
kao i u organohlornoj sintezi
Opće informacije o hidrolizi željeznog (III) hlorida
DEFINICIJA
Gvožđe(III) hlorid- prosječna sol formirana od slabe baze - željeznog (III) hidroksida (Fe (OH) 3) i jake kiseline - hlorovodonične (hlorovodonične) (HCl). Formula - FeCl 3.
To je supstanca s kristalnom strukturom crno-smeđe, tamnocrvene, ljubičaste ili zelene, ovisno o kutu upadne svjetlosti. Molarna masa - 162 g/mol.
Rice. 1. Gvožđe (II) hlorid. Izgled.
Hidroliza gvožđe(III) hlorida
Hidroliziran na katjonu. Priroda medija je kisela. Teoretski, drugi i treći korak su mogući. Jednačina hidrolize izgleda ovako:
prva faza:
FeCl 3 ↔ Fe 3+ + 3Cl - (disocijacija soli);
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (katjonska hidroliza);
Fe 3+ + 3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ + 3Cl - + H + (jonska jednačina);
FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl (molekularna jednadžba).
drugi korak:
Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl - (disocijacija soli);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (katjonska hidroliza);
FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (jonska jednačina);
Fe(OH)Cl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl + HCl (molekularna jednadžba).
Treći korak:
Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl - (disocijacija soli);
Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (katjonska hidroliza);
Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (jonska jednačina);
Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (molekularna jednačina).
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | U rastvor natrijum hidroksida mase 150 g (ω = 10%) dodat je rastvor gvožđe (III) hlorida, što je rezultiralo smeđim talogom – gvožđe (III) hidroksidom. Odrediti njegovu masu. |
| Rješenje | Napišimo jednačinu reakcije za interakciju natrijum hidroksida i gvožđe (III) hlorida: 3NaOH + FeCl 3 \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl. Izračunajte masu otopljene supstance natrijum hidroksida u rastvoru: ω = m rastvor / m rastvor ×100%; m rješenje = m rješenje ×ω/100%; m rastvora (NaOH) = m rastvora (NaOH) × ω(NaOH)/100%; msolut (NaOH) = 150 x 10/100% = 15 g. Pronađite količinu supstance natrijevog hidroksida (molarna masa - 40 g/mol): υ (NaOH) = m otopljene tvari (NaOH) / M (NaOH) = 15/40 = 0,375 mol. Prema jednačini reakcije υ (Fe (OH) 3) = 3 × υ (NaOH) = 3 × 0,375 = 1,125 mol. Zatim izračunavamo masu precipitata željezovog (III) hidroksida (molarna masa - 107 g/mol): m (Fe (OH) 3) \u003d υ (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) = 1,125 × 107 = 120,375 g. |
| Odgovori | Masa gvožđe (III) hidroksida je 120,375 g. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Izračunajte masene udjele svakog od elemenata koji čine željezo (III) hlorid. |
| Rješenje | Maseni udio elementa se izračunava na sljedeći način: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, one. omjer relativne atomske mase, uzimajući u obzir broj atoma koji čine tvar, prema molekularnoj težini ove tvari, izražen u postocima. Molekularna težina željeznog (III) hlorida je 162. Izračunajte masene udjele elemenata: gvožđe : ω (Fe) \u003d n × Ar (Fe) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Fe) = 1×56/162×100% = 34,27%. hlor: ω(Cl) \u003d n × Ar (Cl) / Mr (FeCl 3) × 100%; ω(Cl) = 3×35,5/162×100% = 65,73%. Da bismo provjerili ispravnost proračuna, dodavanjem dobijenih masenih udjela moramo dobiti 100%: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 + 65,73 = 100%. |
| Odgovori | Maseni udio gvožđa je 34,27%, maseni udio hlora je 65,73. |
Gvožđe hlorid (III) u obliku rastvora može se pripremiti u laboratoriji ili kod kuće. Trebat će vam nemetalno posuđe otporno na toplinu i čisto vruće ili destilirano). Nakon rastvaranja i taloženja dobija se tamno smeđa tečnost. Postoje brojne karakteristike u pripremi otopine željeznog klorida o kojima biste trebali saznati prije nego što počnete raditi s njim.
Gvožđe hlorid
Bezvodni željezni hlorid, proizveden u hemijskoj industriji - FeCl 3 - tamno smeđi kristali sa nijansama crvene, ljubičaste, tamnozelene. Molarna masa - 162,21 g/mol. Supstanca se topi na temperaturi od 307,5 ° C, a na 500 ° C počinje da se raspada. Uzorak bezvodne soli rastvoren je u 100 g vode:
- 74,4 g (0°C);
- 99 g (25 °C);
- 315 g (50 °C);
- 536 g (100 °C).
Bezvodni (III) - vrlo higroskopna tvar, brzo privlači vlagu iz okoline. Na zraku stupa u interakciju s vodom, pretvarajući se u žute kristale FeCl 3 + 6H 2 O heksahidrata Maseni udio bezvodnog željeznog hlorida u supstanci kupljenoj u komercijalnoj mreži dostiže 95%. Postoji mala količina željeznog hlorida FeCl 2 i nerastvorljivih nečistoća. Trgovački naziv je željezni hlorid. Supstanca je otporna na vatru i eksploziju, ali njeno rješenje djeluje korozivno na metalne predmete.
Gvožđe(III) hlorid heksahidrat
Osim bezvodnog, industrija proizvodi i kristalni hidrat, u kojem je maseni udio željeznog hlorida (III) 60%. Supstanca je žuto-smeđa kristalna masa ili labavi komadići iste nijanse. Važna razlikovna karakteristika fero i feri jona je boja. Oksidacijsko stanje Fe 2+ karakterizira zelenkasta nijansa, heksahidrat željeznog hlorida hidrata je plavkasto-zelena supstanca. U oksidacionom stanju ioni Fe 3+ dobijaju boju od žute do smeđe. Za kvalitativno određivanje, reagensi djeluju na otopinu željeznog klorida:
- NaOH (pojavljuje se smeđi talog Fe (OH) 3);
- K 4 (pojavljuje se plavi talog KFe);
- KCNS, NaCNS (formira se crveni željezni tiocijanat Fe(CNS) 3).
Kako razrijediti željezni hlorid
Gvožđe (III) hlorid u obliku smeđe ili crvene otopine može se naći u komercijalnoj mreži, pripremljen u laboratoriji ili kod kuće. U potonjem slučaju, sigurno će vam trebati nemetalno posuđe otporno na toplinu (staklo, plastika, keramika). Voda za otapanje soli može se uzeti iz slavine. Sigurnije - kuhano ili destilirano. Voda zagrijana na 50-70 ° C stavlja se u posudu, a zatim se tvar ulijeva u malim porcijama. Omjer željeznog hlorida i vode je 1:3. Ako pripremite otopinu od kristalnog hidrata, tada će biti potrebno manje vode, jer se ona nalazi u kristalnom hidratu (40% mase). Supstanca se dodaje u otopinu malo po malo, svaka porcija je oko 5-10 g. Ne preporučuje se odmah sipati cijeli uzorak zbog brze prirode reakcije hidratacije. Nemojte koristiti metalni pribor (kašike, lopatice). Sol se mora potpuno otopiti u toploj vodi, za što se kristali moraju dobro pomiješati s tekućinom. Proces se ubrzava dodatkom hlorovodonične kiseline (1/10 mase kristala). Nakon nekoliko sati taloženja, na dnu se može pojaviti talog zbog prisustva u uzorku i stvaranja željeznog hidroksida tokom reakcije. Pripremljeni tamnosmeđi rastvor treba filtrirati i čuvati u dobro zatvorenoj plastičnoj posudi na umerenoj temperaturi i van direktne sunčeve svetlosti.
Upotreba željeznog klorida u industriji i komunalnim djelatnostima. domaću upotrebu
Soli željeza nalaze primjenu u mnogim područjima. Trovalentni metalni hlorid se koristi za tretman vode, metale i fiksiranje boja. Supstanca se koristi u industrijskoj organskoj sintezi (katalizator, oksidator). Koagulacijska svojstva jona Fe 3+ posebno su cijenjena u tretmanu komunalnih i industrijskih otpadnih voda. Pod djelovanjem željeznog hlorida, male nerastvorljive čestice nečistoće se slijepe i talože. Takođe, dolazi do vezivanja dijela rastvorljivih zagađivača, koji se uklanjaju na postrojenju za prečišćavanje. Kristalni hidrat i bezvodna sol FeCl 3 se koriste u jetkanju metalnih štamparskih ploča. Supstanca se dodaje betonu da ojača njegovu čvrstoću.
Hemijske pojave tokom jetkanja ploča. Sigurnosne mjere
Popularna hemikalija za jetkanje PCB-a je željezni hlorid. Rastvor za ove svrhe priprema se od 0,150 kg soli i 0,200 l tople vode. Sadrži Fe 3+, Cl - jone, a hidrolizom nastaje smeđe jedinjenje - željezni hidroksid. Proces teče prema shemi: FeCl 3 + 3HOH ↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Nedostatak ove metode je kontaminacija ploče nusproizvodima reakcije, koji otežavaju dalje jetkanje. Sama sol je nehlapljiva tvar, ali u procesu interakcije s vodom oslobađa kaustične pare. Radovi se moraju izvoditi na otvorenom ili u dobro provetrenoj prostoriji. Dodir s otopinom na kožu i sluzokože dovodi do iritacije i može uzrokovati dermatitis. Treba koristiti ličnu zaštitnu opremu (naočare, rukavice). U slučaju kontakta sa kaustičnom otopinom, isprati kožu s puno vode.
ODJELJAK II. ANORGANSKA HEMIJA
8.
Metalni elementi i njihovi spojevi. Metali
8.5. Ferum
8.5.2. Jedinjenja željeza ( III)
Ferum(III) oksid Fe 2 O 3 - najstabilnija prirodna spora gvožđa, smeđi prah, ima atomske kristalne rešetke, ne otapa se u vodi. Ferum (III) oksid pokazuje slaba amfoterna svojstva (s prevlašću bazičnih) - lako reagira s kiselinama:
Pokazuje slabo kisela svojstva legure sa alkalijama i karbonatima elemenata alkalnih metala:
Natrijum ferit nastao u vodenom rastvoru se potpuno razlaže vodom (hidrolizira):
Redukcioni agensi redukuju željezo(III) oksid u željezo:
Proizvodnja ferum(III) oksida Ferum(III) oksid se dobija termičkom razgradnjom ferum(III) hidroksida ili ferum(III) nitrata:
Dobija se i tokom pečenja pirita. FeS 2 :
Ferum(III) hidroksid Fe (OH) 3 1 - smeđa supstanca nerastvorljiva u vodi sa slabim amfoternim svojstvima (s prevlašću bazičnih):
Reakcije s koncentriranim otopinama alkalija odvijaju se samo uz produženo zagrijavanje. Ovo formira stabilan hidroksokompleks K 3 [Fe(OH) 6]:
Ekstrakcija ferum(III) hidroksida
Gvozdeni (III) hidroksid se dobija iz soli gvožđa (III) rastvorljivih u vodi kada su u interakciji sa alkalijama:
Soli gvožđa(III) formirane jakim kiselinama su visoko rastvorljive u vodi i mogu formirati kristalne hidrate: Fe (NO 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ soli hidrolizirati na katjonu:
Jedinjenja željeza(III) ispoljavaju oksidirajuća svojstva, te stoga u interakciji sa redukcijskim agensima Fe 3+ prelazi u Fe 2+:
Kvalitativne reakcije na jon Fe3+ :
1. Reagens - kalijum heksacijanoferat (II) (žuta krvna so). Formira se tamnoplavi talog - pruski plavi:
2. Reagens - kalijum (ili amonijum) tiocijanat. Nastaje ferum(III) tiocijanat krvavocrvene boje:
Upotreba gvožđa i jedinjenja gvožđa
Crna metalurgija (proizvodnja željeza i njegovih legura) čini 90% svjetske metalurgije. Crna metalurgija je osnova za razvoj mnogih industrija: mašinstvo koristi trećinu crnih metala, građevinarstvo (kao konstrukcijski materijal, za proizvodnju armiranog betona) - četvrtinu; značajan dio se koristi iu transportu.
Legure na bazi željeza (feromagnetne) koriste se u elektrotehnici u proizvodnji transformatora i elektromotora.
Ferum(II) oksid FeO je jedna od komponenti keramike, pigmenta za boje i emajla otpornog na toplotu.
Ferum(III) oksid Fe 2 O 3 oker se koristi kao mineralna boja.
Magnetit Fe 3 O 4 koristi se u proizvodnji tvrdih diskova, a ultrafini prah - kao toner u crno-bijelim laserskim štampačima.
Željezni vitriol (gvožđe(II) sulfat heptahidrat) FeS V 4 7H 2 O se koristi za suzbijanje biljnih štetočina, u proizvodnji mineralnih boja i u građevinarstvu.
Ferum(III) hlorid se koristi za prečišćavanje vode, kao jedkalo za bojenje tkanina, u radiotehnici za jetkanje štampanih ploča i u organskoj sintezi kao katalizator.
Vodeni rastvori FeCl 2 , FeCl 3 , FeS B 4 se koriste kao koagulansi za prečišćavanje vode za industrijska postrojenja.
Ferrum(III) nitrat nonahidrat Fe (NO 3 ) 3 9H 2 V se koristi kao jedkalo u procesu bojenja tkanina.
1 Kao iu slučaju Fe 3 O 4 , supstance sa formulom Fe(OH ) 3 ne postoji. Kada pokušate da ga dobijete, generiše se Fe 2 O 3 n H 2 O ili FeO (OH ) - ferum(III) metahidroksid.
Gvožđe hlorid (FeCl₃, gvožđe hlorid, gvožđe trihlorid) je feri so i. To je meka tvar crveno-smeđe, zelenkaste ili ljubičaste nijanse s karakterističnim metalnim sjajem. Kada je izložen zraku, željezni hlorid poprima nijansu i po boji i konzistenciji postaje sličan vlažnom.
Brojna svojstva koja ima željezni hlorid zbog svog hemijskog sastava čine ovu tvar nezamjenjivom u industriji. Dakle, željezni hlorid se koristi u radio elektronici za oštećenje ploča; učestvuje u prehrambenoj industriji u procesu spravljanja i pečenja pekarskih proizvoda; dio je reagensa koji se koriste pri štampanju fotografija; u tekstilnoj industriji koja se bavi proizvodnjom tkanina; uz pomoć željeznog klorida pročišćavaju vodu u industrijskoj mjeri; Željezni hlorid je važan element u metalurškoj i hemijskoj industriji.
Osim toga, željezni klorid je neophodan osobi za normalno funkcioniranje tijela. Pomaže tijelu da nadoknadi nedostatak željeza povezan s gubitkom krvi ili kršenjem apsorpcije željeza. Budući da nedostatak željeznog klorida može negativno utjecati na funkcioniranje tijela, u farmakologiji postoje mnogi lijekovi koji uključuju FeCl₃.
Kako doći
Postoji nekoliko načina da se dobije željezni trihlorid. Dakle, željezni hlorid kao rezultat interakcije monovalentnog željeza sa čistim klorom: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.
Osim toga, željezni hlorid se može dobiti oksidacijom željeznog hlorida hlorom: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.
Gvožđe hlorid se takođe dobija u procesu oksidacije gvožđe (II) hlorida sumpordioksidom. U ovom slučaju dolazi do složenije hemijske reakcije: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
Kod kuće možete provesti neke zanimljive eksperimente tokom kojih će biti moguće dobiti željezni klorid.
Eksperiment 1
Trebat će vam jako zahrđale željezne strugotine (dostat će obična hrđa iz stare cijevi) i otopina klorovodične kiseline u omjeru 1: 3. Gvožđe se mora staviti u staklenu posudu i napuniti hlorovodoničnom kiselinom. Budući da se kemijska reakcija u ovom slučaju odvija prilično sporo, morat ćete pričekati nekoliko dana. Kada reagens dobije karakterističnu žuto-smeđu nijansu, tečnost se ispušta iz posude, a nastali talog se filtrira.Eksperiment 2
U staklenoj posudi u omjeru 2:2:6 pomiješajte 30% otopinu vodikovog peroksida, hlorovodonične kiseline i vode. Kao rezultat kemijske reakcije nastaje otopina željeznog klorida.Eksperiment 3
Hlorid željeza se također može dobiti reakcijom hlorovodonične kiseline i željeznog oksida Fe2O3. Za to se hlorovodonična kiselina stavlja u staklenu posudu. Pažljivo mu se dodaje željezni oksid (gvožđe minijum) u malim porcijama.Važno je zapamtiti da je hlorovodonična kiselina vrlo toksična i izaziva teške opekotine ako dođe u dodir s kožom. Osim toga, tijekom kemijskih reakcija oslobađaju se željezne pare koje mogu uzrokovati oštećenje disajnih i vidnih organa. Gumene rukavice, zaštitna maska i naočale pomoći će u sprječavanju ovih negativnih posljedica.
