Raud(III)kloriid- raua ja vesinikkloriidhappe keskmine sool. Välimuselt on see keemiline tooraine pehme, roostes-pruunikas-musta värvi kristalne mass. Selle keemistemperatuur on 319 ° C, sulamistemperatuur on 309 ° C. Raudkloriid tekib raua kuumutamisel klooriga. Seda võib saada ka kõrvalsaadusena titaankloriidi TiCl4 ja alumiiniumkloriidi AlCl3 tootmisel. Teine viis raudkloriidi saamiseks on FeCl2 lahuse kuumkloorimine või oksüdeerimine, millele järgneb FeCl3 lahuse aurustamine.
Raudkloriidi kasutusala on üsna lai. Seda kasutatakse kui koagulant vee puhastamiseks, orgaanilise sünteesi katalüsaatorina, peitsina kangaste värvimise protsessis, samuti rauapigmentide ja muude rauasoolade valmistamiseks. Teist raudkloriidi lahust kasutatakse trükkplaatide söövitamiseks.
Raudkloriidi kasutatakse laialdaselt koagulandina tööstus- ja olmereoveepuhastusprotsessis. Võrreldes teiste koagulantidega, eriti alumiiniumsulfaadiga, on sellel keemilisel tootel oluline eelis - raud(III)kloriid millel on erinevate lisandite kõrge ladestumine. Raudkloriid moodustab hüdrolüüsi tulemusena raskesti lahustuva raudhüdroksiidi. Selle moodustumise käigus püütakse kinni mitmesugused orgaanilised ja anorgaanilised lisandid, moodustades lahtised helbed, mis on puhastatud heitveest kergesti eemaldatavad. Sellised helbed tihedusega 1001–1100 g/l ja suurusega 0,5–3,0 mm on üsna suure pinnaga ja suurepärase sorptsiooniaktiivsusega. Nende moodustumise käigus sisaldab struktuur hõljuvaid aineid (suured mikroorganismid, planktonirakud, muda, taimejäänused), kolloidosakesi, aga ka osa nende osakeste pinnal olevatest saasteioonidest. Selle toote abil kulgeb muda settimise protsess palju kiiremini ja sügavamalt. Raudkloriidi eeliseks on ka selle kasulik mõju muda biokeemilisele lagunemisele. Reovee kvaliteetseks puhastamiseks on vaja 30 g raudkloriidi kuupmeetri kohta. Raudkloriidiga vee puhastamine vähendab lahustuvate lisandite sisaldust kuni 25 protsenti ja lahustumatute lisandite sisaldust kuni 95 protsenti. Tööstusliku ja olmereovee puhastamisel hävitatakse naatriumhüpokloriti toimel mürgised ühendid ja mikroorganismid.
Tänu oma väljendunud happelistele omadustele kasutatakse raudkloriidi katalüsaatorina orgaanilise sünteesi protsessides, kuumakindlate vaikude tootmisel ja naftabituumeni oksüdeerimisel. Raudkloriid on energiline klooriv aine, seetõttu kasutatakse seda maakide teatud komponentide selektiivseks ekstraheerimiseks. Eelkõige on see keemiline lähteaine vajalik aromaatsetes süsivesinikes elektrofiilse asendusreaktsiooni jaoks. Raudkloriidi vesilahuste kasutamine on samuti hästi tuntud. Üsna kergete söövitusomadustega neid kasutatakse elektroonika- ja mõõteriistade tööstuses trükkplaatide, metallosade ja vaskfooliumi söövitamiseks. Kehtib raud(III)kloriid ja ehituses. Seda kasutatakse portlandtsemendi lisandina tardumisprotsessi kiirendamiseks. Raudkloriidi lisamine suurendab oluliselt betooni tugevust. Seda toodet kasutatakse ka muudes inimelu valdkondades, eelkõige:
tema abiga puhastatakse looduslikud veed veepuhastussüsteemides;
õli eemaldatakse rasva- ja õlitaimede heitveest;
seda kasutatakse naha- ja karusnahaettevõtete reovee puhastamiseks kroomiühenditest;
olme- ja joogivee pehmendamiseks;
samuti klooriorgaanilise sünteesi puhul
Üldteave raud(III)kloriidi hüdrolüüsi kohta
MÄÄRATLUS
Raud(III)kloriid- nõrk aluse - raud(III)hüdroksiidi (Fe (OH) 3) ja tugeva happe - vesinikkloriid (vesinikkloriid) (HCl) moodustatud keskmine sool. Valem – FeCl 3.
See on aine, mille kristalne struktuur on olenevalt langeva valguse nurgast must-pruun, tumepunane, lilla või roheline. Molaarmass - 162 g / mol.
Riis. 1. Raud(II)kloriid. Välimus.
Raud(III)kloriidi hüdrolüüs
Hüdrolüüsitud katioonis. Söötme iseloom on happeline. Teoreetiliselt on võimalik teine ja kolmas samm. Hüdrolüüsi võrrand näeb välja selline:
Esimene aste:
FeCl 3 ↔ Fe 3+ + 3Cl - (soola dissotsiatsioon);
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (katiooni hüdrolüüs);
Fe 3+ + 3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ + 3Cl - + H + (ioonvõrrand);
FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl (molekulaarne võrrand).
Teine samm:
Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl - (soola dissotsiatsioon);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (katiooni hüdrolüüs);
FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (ioonvõrrand);
Fe(OH)Cl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl + HCl (molekulaarne võrrand).
Kolmas samm:
Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl - (soola dissotsiatsioon);
Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (katiooni hüdrolüüs);
Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (ioonvõrrand);
Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (molekulaarne võrrand).
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Harjutus | Naatriumhüdroksiidi lahusele massiga 150 g (ω = 10%) lisati raud(III)kloriidi lahus, mille tulemusena tekkis pruun sade - raud(III)hüdroksiid. Määrake selle mass. |
| Lahendus | Kirjutame reaktsioonivõrrandi naatriumhüdroksiidi ja raud(III)kloriidi interaktsiooni kohta: 3NaOH + FeCl 3 \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl. Arvutage naatriumhüdroksiidi lahustunud aine mass lahuses: ω = m lahust / m lahust × 100%; m lahus = m lahus ×ω/100%; m lahustunud ainet (NaOH) = m lahust (NaOH) × ω(NaOH)/100%; msolute (NaOH) = 150 x 10/100% = 15 g. Leidke naatriumhüdroksiidi aine kogus (moolmass - 40 g / mol): υ (NaOH) \u003d m lahustunud aine (NaOH) / M (NaOH) \u003d 15/40 = 0,375 mol. Vastavalt reaktsioonivõrrandile υ (Fe (OH) 3) \u003d 3 × υ (NaOH) = 3 × 0,375 \u003d 1,125 mol. Seejärel arvutame raud(III)hüdroksiidi sademe massi (moolmass - 107 g / mol): m (Fe (OH) 3) = υ (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) = 1,125 × 107 \u003d 120,375 g. |
| Vastus | Raud(III)hüdroksiidi mass on 120,375 g. |
NÄIDE 2
| Harjutus | Arvutage iga raud(III)kloriidi moodustava elemendi massiosa. |
| Lahendus | Elemendi massiosa arvutatakse järgmiselt: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, need. suhtelise aatommassi suhe, võttes arvesse aine moodustavate aatomite arvu, ja selle aine molekulmassi, väljendatuna protsentides. Raud(III)kloriidi molekulmass on 162. Arvutage elementide massiosad: raud : ω (Fe) \u003d n × Ar (Fe) / Mr (FeCl3) × 100%; ω(Fe) = 1 × 56/162 × 100% = 34,27%. kloor: ω(Cl) \u003d n × Ar (Cl) / Mr (FeCl3) × 100%; ω(Cl) = 3 × 35,5/162 × 100% = 65,73%. Arvutuse õigsuse kontrollimiseks, lisades saadud massifraktsioonid, peame saama 100%: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 + 65,73 = 100%. |
| Vastus | Raua massiosa on 34,27%, kloori massiosa on 65,73. |
Raudkloriidi (III) lahuse kujul saab valmistada laboris või kodus. Teil on vaja kuumakindlaid mittemetallist nõusid ja puhastada kuumalt või destilleeritud). Pärast lahustumist ja settimist saadakse tumepruun vedelik. Raudkloriidi lahuse valmistamisel on mitmeid funktsioone, mida peaksite enne sellega töötamist tundma õppima.
Raudkloriid
Keemiatööstuses toodetud veevaba raudkloriid - FeCl 3 - tumepruunid kristallid punase, lilla, tumerohelise varjundiga. Molaarmass - 162,21 g / mol. Aine sulab temperatuuril 307,5 ° C, temperatuuril 500 ° C hakkab lagunema. Veevaba soola proov lahustub 100 g vees:
- 74,4 g (0 °C);
- 99 g (25 °C);
- 315 g (50 °C);
- 536 g (100 °C).
Veevaba (III) - väga hügroskoopne aine, meelitab kiiresti keskkonnast niiskust. Õhus interakteerub see veega, muutudes FeCl 3 + 6H 2 O heksahüdraadi kollasteks kristallideks. Veevaba raudkloriidi massiosa kaubandusvõrgust ostetud aines ulatub 95% -ni. Seal on väike kogus raudkloriidi FeCl 2 ja lahustumatuid lisandeid. Kaubanimi on raudkloriid. Aine on tule- ja plahvatuskindel, kuid selle lahus mõjub metallesemetele söövitavalt.
Raud(III)kloriidheksahüdraat
Lisaks veevabale toodab tööstus kristallilist hüdraati, milles raudkloriidi (III) massiosa on 60%. Aine on kollakaspruun kristalne mass või sama tooni lahtised tükid. Raua ja raua ioonide oluline eristav tunnus on värvus. Fe 2+ oksüdatsiooniastet iseloomustab rohekas toon, raudkloriidhüdraadi heksahüdraat on sinakasroheline aine. Oksüdatsiooniseisundis omandavad Fe 3+ ioonid värvuse kollasest pruunini. Kvalitatiivseks määramiseks mõjutavad reaktiivid raudkloriidi lahust:
- NaOH (ilmub pruun Fe (OH) 3 sade);
- K 4 (ilmub sinine KFe sade);
- KCNS, NaCNS (tekib raudtiotsüanaat Fe(CNS) 3 punane).
Kuidas raudkloriidi lahjendada
Raud(III)kloriidi pruuni või punase lahuse kujul võib leida kaubandusvõrgust, valmistatuna laboris või kodus. Viimasel juhul läheb kindlasti vaja kuumakindlaid mittemetallist nõusid (klaasist, plastikust, keraamikast). Soola lahustamiseks mõeldud vett võib võtta kraanist. Ohutum - keedetud või destilleeritud. Temperatuurini 50–70 ° C kuumutatud vesi asetatakse anumasse ja seejärel valatakse aine väikeste portsjonitena. Raudkloriidi ja vee vahekord on 1:3. Kui valmistate lahuse kristallilisest hüdraadist, on vaja vähem vett, kuna see sisaldub kristallilises hüdraadis (40% massist). Aine lisatakse lahusele vähehaaval, iga portsjon on umbes 5-10 g.. Kogu proovi ei soovitata kohe valada hüdratatsioonireaktsiooni kiire iseloomu tõttu. Ärge kasutage metallnõusid (lusikad, spaatlid). Sool peab olema soojas vees täielikult lahustunud, selleks tuleb kristallid vedelikuga hästi segada. Protsessi kiirendab vesinikkloriidhappe lisamine (1/10 kristallide massist). Pärast mitmetunnist settimist võib proovis sisalduva ja reaktsiooni käigus raudhüdroksiidi moodustumise tõttu põhja tekkida sade. Valmistatud tumepruun lahus tuleb filtreerida ja hoida tihedalt suletud plastmahutis mõõdukal temperatuuril ja otsese päikesevalguse eest kaitstult.
Raudkloriidi kasutamine tööstuses ja kommunaalteenustes. koduseks kasutamiseks
Rauasoolad leiavad rakendust paljudes valdkondades. Kolmevalentset metallkloriidi kasutatakse vee töötlemiseks, metallide ja värvide kinnitamiseks. Ainet kasutatakse tööstuslikus orgaanilises sünteesis (katalüsaator, oksüdeerija). Fe 3+ iooni koaguleerivad omadused on eriti hinnatud olme- ja tööstusreovee puhastamisel. Raudkloriidi toimel kleepuvad väikesed lahustumatud lisandite osakesed kokku ja sadestuvad. Samuti seondub osa lahustuvatest saasteainetest, mis puhastusjaamas eemaldatakse. Metallist trükiplaatide söövitamisel kasutatakse kristallhüdraati ja veevaba soola FeCl 3. Betooni tugevuse tugevdamiseks lisatakse ainet.
Keemilised nähtused plaatide söövitamisel. Turvameetmed
Populaarne PCB söövitamise kemikaal on raudkloriid. Nendel eesmärkidel lahus valmistatakse 0,150 kg soolast ja 0,200 l soojast veest. See sisaldab Fe 3+, Cl - ioone ja hüdrolüüsil moodustub pruun ühend - raudhüdroksiid. Protsess toimub vastavalt skeemile: FeCl 3 + 3HOH ↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Selle meetodi puuduseks on plaadi saastumine reaktsiooni kõrvalproduktidega, mis raskendavad edasist söövitamist. Sool ise on mittelenduv aine, kuid kokkupuutel veega eraldub see söövitavaid aure. Tööd tuleb teha õues või hästi ventileeritavas ruumis. Kokkupuude lahusega nahale ja limaskestadele põhjustab ärritust ja võib põhjustada dermatiiti. Kasutada tuleb isikukaitsevahendeid (prille, kindaid). Kokkupuutel söövitava lahusega pesta nahka rohke veega.
II JAGU. ANORGAANILINE KEEMIA
8.
Metallelemendid ja nende ühendid. Metallid
8.5. Ferum
8.5.2. rauaühendid ( III)
Ferum(III)oksiid Fe 2 O 3 - kõige stabiilsem looduslik raua spoor, pruun pulber, millel on aatomkristallvõre, ei lahustu vees. Ferum(III)oksiidil on nõrgad amfoteersed omadused (ülekaalus aluselised) - see reageerib kergesti hapetega:
Näitab leeliste ja leelismetallielementide karbonaatidega sulami nõrku happelisi omadusi:
Vesilahuses moodustunud naatriumferriit laguneb vee toimel täielikult (hüdrolüüsib):
Redutseerivad ained redutseerivad raud(III)oksiidi rauaks:
Raud(III)oksiidi tootmine Ferrum(III)oksiid saadakse ferum(III)hüdroksiidi või raud(III)nitraadi termilisel lagundamisel:
Seda saadakse ka püriidist röstimisel. FeS 2:
Ferrum(III)hüdroksiid Fe (OH) 3 1 - vees lahustumatu pruun aine, millel on nõrgad amfoteersed omadused (ülekaalus aluselised):
Reaktsioonid kontsentreeritud leeliselahustega kulgevad ainult pikaajalisel kuumutamisel. See moodustab stabiilse hüdroksokompleksi K3 [Fe(OH)6]:
Raua(III)hüdroksiidi ekstraheerimine
Ferrum (III) hüdroksiid saadakse raua (III) vees lahustuvatest sooladest, kui need interakteeruvad leelistega:
Tugevate hapetega moodustunud raud(III)soolad lahustuvad vees hästi ja võivad moodustada kristallilisi hüdraate: Fe (N O 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ soolad hüdrolüüsida katioonis:
Raud(III)-ühenditel on oksüdeerivad omadused ja seetõttu ka redutseerivate ainetega koostoimes Fe 3+ muutub Fe 2+:
Kvalitatiivsed reaktsioonid ioonile Fe3+:
1. Reaktiiv - kaaliumheksatsüanoferaat (II) (kollane veresool). Tekib tumesinine sade - Preisi sinine:
2. Reaktiiv - kaalium (või ammoonium) tiotsüanaat. Verepunase värvusega ferrum(III)tiotsüanaat moodustub:
Raua ja rauaühendite kasutamine
Mustmetallurgia (raua ja selle sulamite tootmine) moodustab 90% maailma metallurgiast. Mustmetallurgia on paljude tööstusharude arengu aluseks: masinaehitus kasutab mustast metallist kolmandiku, ehitus (konstruktsioonimaterjalina, raudbetooni valmistamiseks) - veerandi; märkimisväärne osa kasutatakse ka transpordis.
Rauapõhiseid sulameid (ferromagnetilisi) kasutatakse elektrotehnikas trafode ja elektrimootorite tootmisel.
Ferum(II)oksiid FeO on keraamika üks komponente, värvide pigment ja kuumuskindel email.
Ferum(III)oksiid Fe2O3 ookrit kasutatakse mineraalvärvina.
Magnetiit Fe3O4 kasutatakse kõvaketaste valmistamisel ja ülipeent pulbrit - mustvalgete laserprinterite toonerina.
Raua vitriool (raud(II)sulfaatheptahüdraat) FeS В 4 7H 2 O kasutatakse taimekahjurite tõrjeks, mineraalvärvide tootmisel ja ehituses.
Ferrum(III)kloriidi kasutatakse vee puhastamisel, peitsina kangaste värvimisel, raadiotehnikas trükkplaatide söövitamisel ja orgaanilises sünteesis katalüsaatorina.
FeCl 2, FeCl 3, FeS vesilahused B 4 kasutatakse koagulantidena vee puhastamiseks tööstusettevõtetes.
Ferrum(III)nitraatnonahüdraat Fe (N O 3 ) 3 9H 2 V kasutatakse peitsina kangaste värvimisel.
1 Nagu Fe3O4 puhul, valemiga ained Fe(OH ) 3 ei eksisteeri. Kui proovite seda saada, siis see genereerib Fe 2 O 3 n H 2 O või FeO (OH ) - raud(III) metahüdroksiid.
Raudkloriid (FeCl₃, raudkloriid, raudtrikloriid) on raud(III)sool ja. See on punakaspruuni, roheka või lilla tooniga pehme aine, millel on iseloomulik metalliline läige. Õhuga kokkupuutel omandab raudkloriid tooni ning muutub värvilt ja konsistentsilt sarnaseks märjale.
Raudkloriidil on selle keemilise koostise tõttu mitmed omadused, mis muudavad selle aine tööstuses asendamatuks. Niisiis kasutatakse raudkloriidi raadioelektroonikas trükkplaatide kahjustamiseks; osaleb toiduainetööstuses pagaritoodete pruulimise ja küpsetamise protsessis; on osa fotode printimisel kasutatavatest reaktiividest; kangaste tootmisega seotud tekstiilitööstuses; raudkloriidi abil puhastavad nad vett tööstuslikus mastaabis; Raudkloriid on metallurgia- ja keemiatööstuses oluline element.
Lisaks on raudkloriid inimesele vajalik organismi normaalseks toimimiseks. See aitab kehal kompenseerida rauapuudust, mis on seotud verekaotusega või raua imendumise rikkumisega. Kuna raudkloriidi puudumine võib keha talitlust negatiivselt mõjutada, on farmakoloogias palju FeCl3 sisaldavaid ravimeid.
Kuidas saada
Raudtrikloriidi saamiseks on mitu võimalust. Niisiis, raudkloriid ühevalentse raua ja puhta kloori vastasmõju tulemusena: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.
Lisaks saab raudkloriidi saada raudkloriidi oksüdeerimisel klooriga: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.
Raudkloriidi saadakse ka raud(II)kloriidi oksüdeerimisel vääveldioksiidiga. Sel juhul toimub keerulisem keemiline reaktsioon: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
Kodus saate läbi viia huvitavaid katseid, mille käigus on võimalik saada raudkloriidi.
1. katse
Vaja läheb tugevalt roostetanud raudlaaste (sobib vana toru tavaline rooste) ja vesinikkloriidhappe lahust vahekorras 1:3. Raud tuleb panna klaasnõusse ja täita soolhappega. Kuna keemiline reaktsioon kulgeb sel juhul üsna aeglaselt, peate paar päeva ootama. Kui reaktiiv omandab iseloomuliku kollakaspruuni tooni, tühjendatakse vedelik anumast ja tekkinud sade filtreeritakse.2. katse
Sega klaasanumas vahekorras 2:2:6 vesinikperoksiidi, vesinikkloriidhappe ja vee 30% lahus. Keemilise reaktsiooni tulemusena moodustub raudkloriidi lahus.3. katse
Raudkloriidi võib saada ka vesinikkloriidhappe ja raudoksiidi Fe2O3 reaktsioonil. Selleks asetatakse vesinikkloriidhape klaasnõusse. Ettevaatlikult lisatakse sellele väikeste portsjonitena raudoksiidi (raud-minium).Oluline on meeles pidada, et vesinikkloriidhape on väga mürgine ja nahaga kokkupuutel põhjustab tõsiseid põletusi. Lisaks eralduvad keemiliste reaktsioonide käigus rauaaurud, mis võivad kahjustada hingamis- ja nägemisorganeid. Kummikindad, kaitsemask ja kaitseprillid aitavad neid negatiivseid tagajärgi ära hoida.
