Järnklorid- medelsalt av järn(III)järn och saltsyra. Till utseendet är detta kemiska råmaterial en mjuk kristallin massa med rostig-brun-svart färg. Dess kokpunkt är 319°C, smältpunkten är 309°C. Järnklorid bildas genom att värma järn med klor. Det kan också erhållas som en biprodukt vid framställning av titanklorid TiCl4 och aluminiumklorid AlCl3. Ett annat sätt att erhålla järnklorid är varmklorering eller oxidation av en FeCl2-lösning följt av indunstning av FeCl3-lösningen.
Användningsområdet för järnklorid är ganska brett. Den används som koagulant för vattenrening, som katalysator vid organisk syntes, som betningsmedel vid färgning av tyger, såväl som för framställning av järnpigment och andra järnsalter. Järnkloridlösning används också för etsning av kretskort.
Järnklorid har blivit ganska utbrett som koaguleringsmedel i processen för rening av industriellt och kommunalt avloppsvatten. Jämfört med andra koagulanter, i synnerhet aluminiumsulfat, har denna kemiska produkt en viktig fördel - järnklorid begåvad med en hög avsättningshastighet av olika föroreningar. Som ett resultat av hydrolys bildar järn(III)klorid lätt löslig järnhydroxid. Under dess bildning fångas olika organiska och oorganiska föroreningar upp och bildar lösa flingor som lätt tas bort från avloppsvattnet som behandlas. Sådana flingor, med en densitet på 1001–1100 g/l och en storlek på 0,5–3,0 millimeter, har en ganska stor yta med utmärkt sorptionsaktivitet. I processen för deras bildning ingår suspenderade ämnen (stora mikroorganismer, planktonceller, silt, växtrester), kolloidala partiklar, såväl som några av de förorenande joner som är associerade på ytan av dessa partiklar i strukturen. Med hjälp av denna produkt fortskrider slamsedimenteringsprocessen mycket snabbare och djupare. En annan fördel med järnklorid är dess gynnsamma effekt på den biokemiska nedbrytningen av slam. För högkvalitativ rening av avloppsvatten krävs 30 g järnklorid per kubikmeter. Vattenrening med järnklorid minskar innehållet av lösliga föroreningar till 25 procent och olösliga föroreningar till 95 procent. Under rening av industriellt och kommunalt avloppsvatten förstörs giftiga föreningar och mikroorganismer av natriumhypoklorit.
På grund av dess uttalade sura egenskaper används järnklorid som katalysator i organiska syntesprocesser, vid framställning av värmebeständiga hartser och vid oxidation av petroleumbitumen. Järnklorid är ett energiskt kloreringsmedel, så det används för selektiv utvinning av vissa malmkomponenter. I synnerhet krävs detta kemiska råmaterial i aromatiska kolväten för elektrofila substitutionsreaktioner. Användningen av vattenhaltiga lösningar av järn(III)klorid är också välkänd. De har ganska milda etsningsegenskaper och används inom elektronikindustrin och instrumenttillverkning för etsning av kretskort, metalldelar och kopparfolie. Tillämplig järnklorid och i konstruktion. Det används som tillsats till Portlandcement för att påskynda härdningsprocessen. Tillsatsen av järnklorid ökar betongens hållfasthet avsevärt. Denna produkt används också inom andra områden av mänsklig aktivitet, särskilt:
med dess hjälp klargörs naturliga vatten i vattenbehandlingssystem;
olja avlägsnas från avloppsvattnet från olje- och fettväxter;
det används för rening av avloppsvatten från läder- och pälsföretag från kromföreningar;
för mjukgörande av dricksvatten;
såväl som i organoklorsyntes
Allmän information om hydrolys av järn(III)klorid
DEFINITION
Järn(III)klorid– ett medelsalt bildat av en svag bas – järn(III)hydroxid (Fe(OH) 3) och en stark syra – saltsyra (saltväte) (HCl). Formel – FeCl 3.
Det är ett ämne med en kristallstruktur av svartbrun, mörkröd, lila eller grön, beroende på vinkeln på det infallande ljuset. Molmassa – 162 g/mol.
Ris. 1. Järn(II)klorid. Utseende.
Hydrolys av järn(III)klorid
Hydrolyserar vid katjonen. Miljöns natur är sur. Teoretiskt sett är det andra och tredje steget möjliga. Hydrolysekvationen är som följer:
Första stadiet:
FeCl3 ↔ Fe3+ +3Cl - (saltdissociation);
Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H+ (hydrolys genom katjon);
Fe3+ +3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ +3Cl - + H+ (jonisk ekvation);
FeCl3 + H2O ↔ Fe(OH)Cl2 + HCl (molekylekvation).
Andra fasen:
Fe(OH)Cl2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl- (saltdissociation);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH)2 + + H+ (hydrolys genom katjon);
FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (jonisk ekvation);
Fe(OH)Cl2 + H2O ↔ Fe(OH)2Cl+ HCl (molekylekvation).
Tredje etappen:
Fe(OH)2Cl ↔ Fe(OH)2+ + Cl- (saltdissociation);
Fe(OH)2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H+ (hydrolys genom katjon);
Fe(OH) 2 + + Cl- + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl- + H+ (jonisk ekvation);
Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (molekylekvation).
Exempel på problemlösning
EXEMPEL 1
| Träning | En lösning av järn(III)klorid sattes till en lösning av natriumhydroxid som vägde 150 g (ω = 10%), som ett resultat av vilket en brun fällning bildades - järn(III)hydroxid. Bestäm dess massa. |
| Lösning | Låt oss skriva reaktionsekvationen för växelverkan mellan natriumhydroxid och järn(III)klorid: 3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl. Låt oss beräkna massan av natriumhydroxid löst i lösning: ω = m löst ämne/m lösning x 100%; m löst ämne = m lösning xω/100%; m löst ämne (NaOH) = m lösning (NaOH) x ω(NaOH)/100%; m löst ämne (NaOH) = 150 x 10/100 % = 15 g. Låt oss hitta mängden natriumhydroxid (molmassa - 40 g/mol): υ(NaOH) = m löst ämne (NaOH)/M(NaOH) = 15/40 = 0,375 mol. Enligt reaktionsekvationen υ(Fe(OH)3) = 3xυ(NaOH) =3x0,375=1,125 mol. Sedan beräknar vi massan av järn(III)hydroxidfällningen (molmassa – 107 g/mol): m(Fe(OH)3) = υ(Fe(OH)3) × M(Fe(OH)3) = 1,125 × 107 = 120,375 g. |
| Svar | Massan av järn(III)hydroxid är 120,375 g. |
EXEMPEL 2
| Träning | Beräkna massfraktionerna av vart och ett av grundämnena som utgör järn(III)klorid. |
| Lösning | Massfraktionen av ett grundämne beräknas enligt följande: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100 %, de där. förhållandet mellan den relativa atommassan, med hänsyn till antalet atomer som utgör ett ämne, och molekylvikten för detta ämne, uttryckt i procent. Molekylvikten för järn(III)klorid är 162. Låt oss beräkna massfraktionerna av grundämnen: järn : ω(Fe) = n×Ar(Fe)/Mr (FeCl3) x100%; ω(Fe) = 1×56/162×100% =34,27%. klor: ω(Cl) = n×Ar(Cl)/Mr (FeCl3) ×100%; ω(Cl) = 3x35,5/162x100% = 65,73%. För att kontrollera korrektheten av beräkningen, genom att lägga till de resulterande massfraktionerna bör vi få 100%: ω(Fe) +ω(Cl) = 34,27 +65,73 = 100%. |
| Svar | Massfraktionen av järn är 34,27%, massfraktionen av klor är 65,73. |
Järn(III)kloridlösning kan beredas i laboratoriet eller hemma. Du behöver värmebeständiga icke-metalliska tallrikar och rena varma eller destillerade rätter). Efter upplösning och sedimentering erhålls en mörkbrun vätska. Det finns ett antal funktioner för att förbereda en järnkloridlösning som du bör lära dig om innan du börjar arbeta med den.
Järnklorid
Vattenfri järnklorid, producerad av den kemiska industrin - FeCl 3 - kristaller är mörkbruna till färgen med nyanser av rött, lila, mörkgrönt. Molmassa - 162,21 g/mol. Ämnet smälter vid en temperatur av 307,5 °C och börjar sönderdelas vid 500 °C. Ett prov av vattenfritt salt löses i 100 g vatten:
- 74,4 g (0°C);
- 99 g (25°C);
- 315 g (50°C);
- 536 g (100°C).
Vattenfri (III) är ett mycket hygroskopiskt ämne som snabbt drar till sig fukt från omgivningen. I luften interagerar det med vatten och omvandlas till gula kristaller av FeCl 3 + 6H 2 O-hexahydrat. Massfraktionen av vattenfri järnklorid i ämnet som köps i detaljhandelskedjan når 95%. Det finns en liten mängd järnklorid FeCl 2 och olösliga föroreningar. Handelsnamn: Järnklorid. Ämnet är brand- och explosionssäkert, men dess lösning har en frätande effekt på metallföremål.
Järn(III)kloridhexahydrat
Förutom vattenfritt producerar industrin kristallhydrat, i vilket massfraktionen av järnklorid (III) är 60 %. Ämnet är en gulbrun kristallin massa eller lösa bitar av samma nyans. En viktig särskiljande egenskap hos tvåvärda och trevärda järnjoner är färg. Oxidationstillståndet för Fe 2+ kännetecknas av en grönaktig nyans, hexahydratkristallin järnklorid är en blågrön substans. I oxidationstillståndet för Fe 3+-joner varierar färgen från gult till brunt. För kvalitativ bestämning behandlas järnkloridlösning med följande reagens:
- NaOH (en brun fällning av Fe(OH)3 uppträder);
- K4 (en blå KFe-fällning uppträder);
- KCNS, NaCNS (rött järntiocyanat Fe(CNS) 3 bildas).
Hur man späder järnklorid
Järn (III) klorid i form av en brun eller röd lösning kan hittas i butiker, beredda i laboratoriet eller hemma. I det senare fallet kommer du definitivt att behöva värmebeständiga icke-metalliska tallrikar (glas, plast, keramik). Vatten för att lösa upp saltet kan tas från kranen. Säkrare - kokt eller destillerat. Vatten uppvärmt till 50-70 °C placeras i en behållare och sedan hälls ämnet i små portioner. Proportionerna järnklorid och vatten är 1:3. Om du förbereder en lösning från kristallint hydrat kommer mindre vatten att behövas, eftersom det finns i kristallint hydrat (40 viktprocent). Tillsätt ämnet till lösningen lite i taget, varje portion är ca 5-10 g. Det rekommenderas inte att hälla hela provet på en gång på grund av hydreringsreaktionens våldsamma karaktär. Använd inte metallredskap (skedar, spatlar). Saltet måste helt lösas upp i varmt vatten, för vilket kristallerna måste blandas väl med vätskan. Processen påskyndas genom tillsats av saltsyra (1/10 av kristallernas massa). Efter sedimentering i flera timmar kan ett sediment uppträda i botten på grund av närvaron av järnhydroxid i provet och bildandet av järnhydroxid under reaktionen. Den beredda mörkbruna lösningen ska filtreras och förvaras i en tättsluten plastbehållare vid måttliga temperaturer och borta från direkt solljus.
Användning av järnklorid i industri och allmännyttiga företag. Hushållsbruk
Järnsalter används inom många områden. Trevärd metallklorid används för att behandla vatten, metaller och färger. Ämnet används i industriell organisk syntes (katalysator, oxidationsmedel). De koagulerande egenskaperna hos Fe 3+-joner är särskilt uppskattade vid rening av kommunalt och industriellt avloppsvatten. Under påverkan av järnklorid klibbar små olösliga partiklar av föroreningar samman och fälls ut. En del av de lösliga föroreningarna är också bundna, som avlägsnas vid avloppsreningsverk. Kristallint hydrat och vattenfritt salt FeCl 3 används i etsningsprocesser av metalltryckplåtar. Ett ämne tillsätts i betongen för att stärka dess styrka.
Kemiska fenomen vid etsning av brädor. Säkerhetsåtgärder
En populär kemikalie för etsning av kretskort är järnklorid. En lösning för dessa ändamål framställs av 0,150 kg salt och 0,200 liter varmt vatten. Den innehåller Fe 3+ och Cl - joner, och vid hydrolys bildas en brun förening - järn(III)hydroxid. Processen följer följande schema: FeCl3 + 3HOH↔ Fe(OH)3 + 3Cl - + 3H+. Nackdelen med denna metod är att skivan är förorenad med reaktionsbiprodukter, vilket försvårar ytterligare etsning. Salt i sig är ett icke-flyktigt ämne, men när det interagerar med vatten avger det frätande ångor. Arbetet ska utföras i frisk luft eller i ett väl ventilerat rum. Lösningens kontakt med hud och slemhinnor leder till irritation och kan orsaka dermatit. Personlig skyddsutrustning (glasögon, handskar) ska användas. Om du kommer i kontakt med en frätande lösning, skölj huden med mycket vatten.
AVSNITT II. OORGANISK KEMI
8.
Metallelement och deras föreningar. Metaller
8.5. Ferum
8.5.2. Järnföreningar ( III)
Ferum(III)oxid Fe 2 O 3 är den mest stabila naturliga sporen av järn, ett brunt pulver, har atomära kristallgitter och löser sig inte i vatten. Ferum(III)oxid uppvisar svaga amfotära egenskaper (med en övervägande av basiska) - den reagerar lätt med syror:
Legeringen uppvisar svaga sura egenskaper när den kombineras med alkalier och karbonater av alkalimetallelement:
Natriumferrit bildad i en vattenlösning sönderdelas fullständigt av vatten (hydrolyserar):
Reduktionsmedel reducerar järn(III)oxid till järn:
Extraktion av ferrum(III)oxid Ferrum(III)oxid erhålls genom termisk nedbrytning av ferum(III)hydroxid eller ferrum(III)nitrat:
Det erhålls också vid rostning av pyrit FeS2:
Ferrum(III)hydroxid Fe(OH)3 1 - ett vattenolösligt brunt ämne med svaga amfotära egenskaper (med övervägande basala egenskaper):
Reaktioner med koncentrerade lösningar av alkalier sker endast vid långvarig uppvärmning. I detta fall bildas ett stabilt hydroxokomplex K3[Fe(OH)6]:
Extraktion av ferrum(III)hydroxid
Ferrum(III)hydroxid erhålls från vattenlösliga järn(III)salter när de reagerar med alkalier:
Järn(III)-salter som bildas av starka syror är mycket lösliga i vatten och kan bilda kristallina hydrater: Fe (N O 3 ) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4 ) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ salter hydrolysera med katjon:
Järn(III)-föreningar uppvisar oxiderande egenskaper och därför när de interagerar med reduktionsmedel Fe 3+ förvandlas till Fe 2+:
Kvalitativa reaktioner på en jon Fe3+:
1. Reagens - kaliumhexacyanoferat(II) (gult blodsalt). En mörkblå fällning bildas - preussisk blå:
2. Reagens - kalium (eller ammonium) tiocyanat. Blodrött ferrum(III)tiocyanat bildas:
Användning av järn och järnföreningar
Järnmetallurgi (produktion av järn och dess legeringar) står för 90 % av världens metallurgi. Järnmetallurgi är grunden för utvecklingen av många industrier: maskinteknik använder en tredjedel av järnmetall, konstruktion (som ett konstruktionsmaterial, för tillverkning av armerad betong) - en fjärdedel; en betydande del används också inom transporter.
Järnbaserade legeringar (ferromagnetiska) används inom elektroteknik vid tillverkning av transformatorer och elmotorer.
Ferum(II)oxid FeO är en av komponenterna i keramik, ett pigment för färger och värmebeständig emalj.
Ferum(III)oxid Fe 2 O 3 ockra används som mineralfärg.
Magnetit Fe 3 O 4 används vid tillverkning av hårddiskar, och ultrafint pulver används som toner i svartvita laserskrivare.
Järnsulfat (järn(II)sulfatheptahydrat) FeS B 4 7H 2 O används för att bekämpa växtskadegörare, vid produktion av mineralfärger och i konstruktion.
Ferrum(III)klorid används för vattenrening, som betningsmedel för färgning av tyger, i radioteknik för etsning av kretskort och i organisk syntes som katalysator.
Vattenlösningar av FeCl 2, FeCl 3, FeS B 4 används som koaguleringsmedel för att rena vatten för industriföretag.
Ferrum(III)nitratnonahydrat Fe (N O 3 ) 3 · 9H 2B används som betningsmedel vid färgning av tyger.
1 Som i fallet med Fe 3 O 4, ämnen med formel Fe(OH ) 3 finns inte. När du försöker få det genererar det Fe2O3n H2O eller FeO (OH ) - ferrum(III)-metahydroxid.
Järnklorid (FeCl3, järnklorid, järntriklorid) är ett salt av järn och järn. Det är ett mjukt ämne med en rödbrun, grönaktig eller lila nyans med en karakteristisk metallglans. När den utsätts för luft får järnklorid en nyans och blir i färg och konsistens lik våt.
Ett antal egenskaper som järnklorid besitter på grund av sin kemiska sammansättning gör detta ämne oumbärligt i industrin. Således används järnklorid i radioelektronik för att förgifta kretskort; inom livsmedelsindustrin deltar den i processen att brygga och baka bageriprodukter; är en del av de reagenser som används vid utskrift av fotografier; inom textilindustrin deltar den i tillverkningen av tyger; använda järnklorid för att rena vatten i industriell skala; Järnklorid är ett viktigt grundämne inom metallurgisk och kemisk industri.
Dessutom är järnklorid nödvändigt för att en person ska fungera normalt. Det hjälper kroppen att fylla på järnbrist i samband med blodförlust eller försämrad järnabsorption. Eftersom brist på järnklorid kan påverka kroppens funktion negativt, finns det många läkemedel inom farmakologin som innehåller FeCl3.
Metoder för att erhålla
Det finns flera sätt att få fram järntriklorid. Järnklorid är således resultatet av växelverkan mellan envärt järn och rent klor: 2Fe + 3Cl2 = FeCl3.
Dessutom kan järnklorid erhållas genom att oxidera järn(II)klorid med klor: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
Järnklorid framställs också genom oxidation av järn(II)klorid med svaveldioxid. I detta fall uppstår en mer komplex kemisk reaktion: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
Hemma kan du genomföra flera intressanta experiment där du kan få järnklorid.
Experiment 1.
Du behöver kraftigt rostade järnspån (vanlig rost från ett gammalt rör duger) och en lösning av saltsyra i förhållandet 1:3. Järnet ska läggas i en glasbehållare och fyllas med saltsyra. Eftersom den kemiska reaktionen i detta fall går ganska långsamt, måste du vänta flera dagar. När reagenset får en karakteristisk gulbrun nyans, dräneras vätskan från behållaren och den resulterande fällningen filtreras.Experiment 2.
Blanda en 30% lösning av väteperoxid, saltsyra och vatten i ett förhållande av 2:2:6 i en glasbehållare. Som ett resultat av en kemisk reaktion bildas en lösning av järnklorid.Experiment 3.
Järnklorid kan också erhållas genom reaktion mellan saltsyra och järnoxid Fe2O3. För att göra detta placeras saltsyra i en glasbehållare. Var försiktig, järnoxid (järnbly) tillsätts i små portioner.Det är viktigt att komma ihåg att saltsyra är mycket giftig och orsakar allvarliga brännskador om den kommer i kontakt med huden. Vid kemiska reaktioner frigörs dessutom järnångor, vilket kan orsaka skador på andnings- och synorganen. Gummihandskar, en skyddsmask och skyddsglasögon hjälper till att förhindra dessa negativa konsekvenser.
