Demir klorür- ferrik demir ve hidroklorik asidin ortalama tuzu. Görünüşe göre bu kimyasal hammadde, paslı-kahverengimsi-siyah renkte yumuşak kristal bir kütledir. Kaynama noktası 319°C, erime noktası 309°C'dir. Ferrik klorür, demirin klor ile ısıtılmasıyla oluşur. Ayrıca titanyum klorür TiCl4 ve alüminyum klorür AlCl3 üretiminde yan ürün olarak da elde edilebilir. Ferrik klorür elde etmenin başka bir yolu, FeCl2 çözeltisinin sıcak klorlanması veya oksidasyonu ve ardından FeCl3 çözeltisinin buharlaştırılmasıdır.
Ferrik klorürün kapsamı oldukça geniştir. Olarak kullanılır pıhtılaştırıcı suyun arıtılmasında, organik sentezde katalizör olarak, kumaşların boyanması sürecinde mordan olarak ve ayrıca demir pigmentlerinin ve diğer demir tuzlarının hazırlanmasında kullanılır. Baskılı devre kartlarının aşındırılması için başka bir demir klorür çözeltisi kullanılır.
Ferrik klorür, endüstriyel ve evsel atık su arıtımında pıhtılaştırıcı olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Diğer pıhtılaştırıcılarla, özellikle alüminyum sülfatla karşılaştırıldığında, bu kimyasal ürünün önemli bir avantajı vardır - Demir klorürçeşitli safsızlıkların yüksek oranda birikmesiyle donatılmıştır. Hidrolizin bir sonucu olarak ferrik klorür, az çözünen bir demir hidroksit oluşturur. Oluşumu sürecinde, çeşitli organik ve inorganik yabancı maddeler yakalanarak, arıtılmış atık sulardan kolayca uzaklaştırılabilen gevşek pullar oluşturulur. Yoğunluğu 1001-1100 g/l ve boyutu 0,5-3,0 mm olan bu tür pullar, mükemmel emme aktivitesine sahip oldukça geniş bir yüzeye sahiptir. Oluşumları sürecinde yapı, askıdaki maddeleri (büyük mikroorganizmalar, plankton hücreleri, silt, bitki kalıntıları), kolloidal parçacıkları ve bu parçacıkların yüzeyinde ilişkili kirlilik iyonlarının bir kısmını içerir. Bu ürün sayesinde çamurun çökeltme süreci çok daha hızlı ve daha derin ilerlemektedir. Ferrik klorürün bir diğer avantajı çamurun biyokimyasal ayrışması üzerindeki faydalı etkisidir. Yüksek kaliteli atık su arıtımı için metreküp başına 30 g demir klorür gereklidir. Ferrik klorür ile su arıtma, çözünebilir yabancı maddelerin içeriğini yüzde 25'e kadar ve çözünmeyen yabancı maddeleri yüzde 95'e kadar azaltır. Endüstriyel ve evsel atık suların arıtılması sırasında toksik bileşikler ve mikroorganizmalar sodyum hipoklorit tarafından yok edilir.
Belirgin asidik özellikleri nedeniyle demir klorür, organik sentez proseslerinde, ısıya dayanıklı reçinelerin üretiminde ve petrol bitümünün oksidasyonunda katalizör olarak kullanılır. Ferrik klorür enerjik bir klorlama maddesidir, bu nedenle cevherlerin belirli bileşenlerinin seçici olarak ekstraksiyonu için kullanılır. Özellikle, bu kimyasal besleme stoğu, elektrofilik ikame reaksiyonu için aromatik hidrokarbonlarda gereklidir. Ferrik klorürün sulu çözeltilerinin kullanımı da iyi bilinmektedir. Oldukça hafif aşındırma özellikleriyle elektronik ve enstrümantasyon endüstrilerinde baskılı devre kartlarını, metal parçaları ve bakır folyoyu aşındırmak için kullanılırlar. Geçerlidir Demir klorür ve inşaatta. Priz sürecini hızlandırmak için Portland çimentosuna katkı maddesi olarak kullanılır. Ferrik klorür ilavesi betonun mukavemetini önemli ölçüde artırır. Bu ürün aynı zamanda insan yaşamının diğer alanlarında da kullanılmaktadır, özellikle:
onun yardımıyla su arıtma sistemlerindeki doğal sular arıtılır;
yağ, katı ve sıvı yağ tesislerinin atık sularından çıkarılır;
deri ve kürk işletmelerinin atık sularının krom bileşiklerinden arıtılmasında;
evsel ve içme suyunu yumuşatmak;
organoklor sentezinde olduğu gibi
Demir (III) klorürün hidrolizi hakkında genel bilgi
TANIM
Demir(III) klorür- zayıf bir baz - demir (III) hidroksit (Fe (OH) 3) ve güçlü bir asit - hidroklorik (hidroklorik) (HCl) tarafından oluşturulan ortalama bir tuz. Formül - FeCl 3.
Gelen ışığın açısına bağlı olarak siyah-kahverengi, koyu kırmızı, mor veya yeşil kristal yapıya sahip bir maddedir. Molar kütle - 162 g / mol.
Pirinç. 1. Demir (II) klorür. Dış görünüş.
Demir (III) klorürün hidrolizi
Katyonda hidrolize edilir. Ortamın doğası asidiktir. Teorik olarak ikinci ve üçüncü adımlar mümkündür. Hidroliz denklemi şuna benzer:
İlk aşama:
FeCl3 ↔ Fe3+ + 3Cl - (tuz ayrışması);
Fe3+ + HOH ↔ FeOH2+ + H + (katyon hidrolizi);
Fe 3+ + 3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ + 3Cl - + H + (iyonik denklem);
FeCl3 + H20 ↔ Fe(OH)Cl2 + HCl (moleküler denklem).
İkinci adım:
Fe(OH)Cl2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl - (tuz ayrışması);
FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH)2 + + H + (katyon hidrolizi);
FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (iyonik denklem);
Fe(OH)Cl2 + H20 ↔ Fe(OH)2Cl + HCl (moleküler denklem).
Üçüncü adım:
Fe(OH)2Cl ↔ Fe(OH)2 + + Cl - (tuz ayrışması);
Fe(OH)2 + + HOH ↔ Fe(OH)3 ↓ + H + (katyon hidrolizi);
Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (iyonik denklem);
Fe(OH)2Cl + H20 ↔ Fe(OH)3 ↓ + HCl (moleküler denklem).
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | 150 g (ω = %10) ağırlığındaki bir sodyum hidroksit çözeltisine bir demir (III) klorür çözeltisi ilave edildi, sonuçta kahverengi bir çökelti - demir (III) hidroksit elde edildi. Kütlesini belirleyin. |
| Çözüm | Sodyum hidroksit ile demir (III) klorürün etkileşimi için reaksiyon denklemini yazalım: 3NaOH + FeCl3 \u003d Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl. Çözeltideki sodyum hidroksitin çözünen maddesinin kütlesini hesaplayın: ω = m çözüm / m çözüm ×%100; m çözüm = m çözüm ×ω/100%; m çözünen (NaOH) = m çözelti (NaOH) × ω(NaOH)/%100; msolüt (NaOH) = 150 x 10/%100 = 15g. Sodyum hidroksit maddesinin miktarını bulun (molar kütle - 40 g / mol): υ (NaOH) \u003d m çözünen madde (NaOH) / M (NaOH) \u003d 15/40 \u003d 0,375 mol. Reaksiyon denklemine göre υ (Fe (OH) 3) \u003d 3 × υ (NaOH) \u003d 3 × 0,375 \u003d 1,125 mol. Daha sonra demir (III) hidroksit çökeltisinin kütlesini hesaplıyoruz (molar kütle - 107 g / mol): m (Fe (OH) 3) \u003d υ (Fe (OH) 3) × M (Fe (OH) 3) \u003d 1,125 × 107 \u003d 120,375 g. |
| Cevap | Demir (III) hidroksitin kütlesi 120.375 g'dır. |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Demir (III) klorürü oluşturan elementlerin her birinin kütle kesirlerini hesaplayın. |
| Çözüm | Bir elementin kütle oranı şu şekilde hesaplanır: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, onlar. Maddeyi oluşturan atomların sayısı dikkate alınarak bağıl atom kütlesinin, bu maddenin moleküler ağırlığına yüzde olarak ifade edilen oranı. Demir (III) klorürün moleküler ağırlığı 162'dir. Elementlerin kütle kesirlerini hesaplayın: ütü : ω (Fe) \u003d n × Ar (Fe) / Bay (FeCl3) × %100; ω(Fe) = 1×56/162×100% = 34,27%. klor: ω(Cl) \u003d n × Ar (Cl) / Bay (FeCl3) × %100; ω(Cl) = 3×35,5/162×100% = 65,73%. Hesaplamanın doğruluğunu kontrol etmek için elde edilen kütle kesirlerini ekleyerek %100 elde etmeliyiz: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 + 65,73 = %100. |
| Cevap | Demirin kütle oranı %34,27, klorun kütle oranı ise 65,73'tür. |
Bir çözelti formundaki ferrik klorür (III) laboratuvarda veya evde hazırlanabilir. Isıya dayanıklı metalik olmayan mutfak eşyalarına ve sıcak veya damıtılmış temizliğe ihtiyacınız olacak). Çözünme ve çökelme sonrasında koyu kahverengi bir sıvı elde edilir. Demir klorür çözeltisinin hazırlanmasında, onunla çalışmaya başlamadan önce öğrenmeniz gereken bir dizi özellik vardır.
Demir klorür
Kimya endüstrisi tarafından üretilen susuz ferrik klorür - FeCl 3 - kırmızı, mor, koyu yeşil tonlarında koyu kahverengi kristaller. Molar kütle - 162,21 g / mol. Madde 307,5°C sıcaklıkta erir, 500°C'de ise ayrışmaya başlar. Bir susuz tuz örneği 100 g suda çözülür:
- 74,4 g (0°C);
- 99 gr (25°C);
- 315 gr (50°C);
- 536 gr (100°C).
Susuz (III) - çok higroskopik bir maddedir, ortamdaki nemi hızla çeker. Havada suyla etkileşime girerek sarı FeCl3 + 6H20 heksahidrat kristallerine dönüşür.Ticari bir ağdan satın alınan bir maddedeki susuz ferrik klorürün kütle oranı% 95'e ulaşır. Az miktarda ferrik klorür FeCl2 ve çözünmeyen safsızlıklar vardır. Ticari adı Ferrik Klorürdür. Bu madde yangına ve patlamaya karşı dayanıklıdır ancak çözeltisinin metal nesneler üzerinde aşındırıcı etkisi vardır.
Demir(III) klorür hekzahidrat
Endüstri, susuzun yanı sıra, ferrik klorürün (III) kütle fraksiyonunun% 60 olduğu kristalin hidrat da üretir. Madde sarı-kahverengi kristal bir kütle veya aynı renkte gevşek parçalardır. Demir ve demir iyonlarının önemli bir ayırt edici özelliği renktir. Fe2+'nin oksidasyon durumu yeşilimsi bir renk tonu ile karakterize edilir, heksahidrat demir klorür hidrat mavimsi yeşil bir maddedir. Fe3+ iyonlarının oksidasyon durumunda sarıdan kahverengiye bir renk kazanır. Kalitatif bir tespit için reaktifler bir ferrik klorür çözeltisine etki eder:
- NaOH (kahverengi bir Fe (OH) 3 çökeltisi belirir);
- K4 (mavi bir KFe çökeltisi belirir);
- KCNS, NaCNS (demir tiyosiyanat Fe(CNS) 3 kırmızısı oluşur).
Ferrik klorür nasıl seyreltilir
Kahverengi veya kırmızı bir çözelti formundaki demir (III) klorür, laboratuvarda veya evde hazırlanmış ticari ağda bulunabilir. İkinci durumda, kesinlikle ısıya dayanıklı metalik olmayan tabaklara (cam, plastik, seramik) ihtiyacınız olacaktır. Tuzu eritmek için su musluktan alınabilir. Daha güvenli - haşlanmış veya damıtılmış. 50-70 ° C'ye ısıtılan su bir kaba konur ve ardından madde küçük porsiyonlar halinde dökülür. Ferrik klorür ve su oranları 1:3'tür. Kristalin hidrattan bir çözelti hazırlarsanız, kristalin hidratta (ağırlıkça% 40) bulunduğu için daha az suya ihtiyaç duyulacaktır. Madde çözeltiye azar azar eklenir, her porsiyon yaklaşık 5-10 g'dır Hidrasyon reaksiyonunun hızlı doğası nedeniyle numunenin tamamının hemen dökülmesi tavsiye edilmez. Metal mutfak eşyaları (kaşık, spatula) kullanmayın. Tuzun ılık suda tamamen çözülmesi gerekir, bunun için kristallerin sıvıyla iyice karıştırılması gerekir. İşlem, hidroklorik asit (kristal kütlesinin 1/10'u) ilavesiyle hızlandırılır. Birkaç saat çöktükten sonra numunedeki mevcudiyet ve reaksiyon sırasında demir hidroksitin oluşması nedeniyle dipte bir çökelti görünebilir. Hazırlanan koyu kahverengi çözelti filtrelenmeli ve sıkıca kapatılmış plastik bir kapta orta sıcaklıkta ve doğrudan güneş ışığından korunarak saklanmalıdır.
Ferrik klorürün endüstride ve kamu hizmetlerinde kullanımı. ev içi kullanım
Demir tuzları birçok alanda uygulama alanı bulmaktadır. Üç değerlikli metal klorür su arıtma, metaller ve boya sabitleme için kullanılır. Bu madde endüstriyel organik sentezlerde (katalizör, oksitleyici) kullanılır. Fe 3+ iyonunun pıhtılaşma özellikleri özellikle belediye ve endüstriyel atık suların arıtılmasında değerlidir. Ferrik klorürün etkisi altında, küçük çözünmeyen yabancı madde parçacıkları birbirine yapışır ve çöker. Ayrıca, arıtma tesisinde uzaklaştırılan çözünebilir kirletici maddelerin bir kısmının bağlanması da vardır. Metal baskı plakalarının aşındırılmasında kristal hidrat ve susuz tuz FeCl 3 kullanılır. Betonun mukavemetini arttırmak için bir madde eklenir.
Levhaların aşındırılması sırasında kimyasal olaylar. Güvenlik önlemleri
PCB aşındırma için popüler bir kimyasal demir klorürdür. Bu amaçlara yönelik bir çözelti, 0,150 kg tuz ve 0,200 l ılık sudan hazırlanır. Fe3+, Cl iyonları içerir ve hidroliz üzerine kahverengi bir bileşik oluşur - ferrik hidroksit. İşlem şu şemaya göre ilerler: FeCl 3 + 3HOH ↔ Fe (OH) 3 + 3Cl - + 3H +. Bu yöntemin dezavantajı, levhanın daha fazla dağlamayı zorlaştıran reaksiyon yan ürünleriyle kirlenmesidir. Tuzun kendisi uçucu olmayan bir maddedir, ancak su ile etkileşimi sürecinde yakıcı dumanlar açığa çıkarır. Çalışma açık havada veya iyi havalandırılan bir odada yapılmalıdır. Solüsyonun ciltte ve mukozada teması tahrişe yol açar ve dermatite neden olabilir. Kişisel koruyucu ekipmanlar (gözlük, eldiven) kullanılmalıdır. Kostik solüsyonla temas halinde cildi bol su ile yıkayın.
BÖLÜM II. İNORGANİK KİMYA
8.
Metal elementler ve bileşikleri. Metaller
8.5. Ferum
8.5.2. Demir Bileşikleri ( III)
Ferum(III) oksit Fe 2 O3 - en kararlı doğal demir sporu, kahverengi toz, atomik kristal kafeslere sahiptir, suda çözünmez. Ferum (III) oksit zayıf amfoterik özellikler gösterir (bazik olanların ağırlıklı olduğu) - asitlerle kolayca reaksiyona girer:
Alkali metal elementlerin alkalileri ve karbonatları ile alaşımın zayıf asidik özelliklerini gösterir:
Sulu bir çözeltide oluşan sodyum ferrit, su ile tamamen ayrışır (hidrolize olur):
İndirgeyici maddeler demir(III) oksidi demire indirger:
Ferrum(III) oksit üretimi Ferrum(III) oksit, ferum(III) hidroksit veya ferrum(III) nitratın termal ayrışmasıyla elde edilir:
Ayrıca piritin kavrulması sırasında da elde edilir. Fe S2 :
Ferrum(III) hidroksit Fe(OH)3 1 - zayıf amfoterik özelliklere sahip (bazik olanların ağırlıklı olduğu), suda çözünmeyen kahverengi bir madde:
Konsantre alkali çözeltilerle reaksiyonlar yalnızca uzun süreli ısıtmayla gerçekleşir. Bu, stabil bir hidrokso kompleksi oluşturur K3[Fe(OH)6]:
Ferrum(III) hidroksitin ekstraksiyonu
Ferrum (III) hidroksit, alkalilerle etkileşime girdiğinde suda çözünür Demir (III) tuzlarından elde edilir:
Güçlü asitlerin oluşturduğu demir(III) tuzları suda oldukça çözünür ve kristal hidratlar oluşturabilir: Fe (N O 3) 3 9H 2 O, Fe 2 (S O 4) 3 9H 2 O, FeCl 3 6H 2 O. Fe 3+ tuzları katyonda hidrolize:
Demir(III) bileşikleri oksitleyici özellikler sergiler ve bu nedenle indirgeyici maddelerle etkileşime girdiğinde Fe 3+, Fe 2+'ya dönüşür:
Bir iyona kalitatif reaksiyonlar Fe3+ :
1. Reaktif - potasyum hekzasiyanoferat (II) (sarı kan tuzu). Koyu mavi bir çökelti oluşur - Prusya mavisi:
2. Reaktif - potasyum (veya amonyum) tiyosiyanat. Kan kırmızısı renkli Ferrum(III) tiyosiyanat oluşur:
Demir ve Demir Bileşiklerinin Kullanımı
Demir metalurjisi (demir ve alaşımlarının üretimi) dünya metalurjisinin %90'ını oluşturur. Demir metalurjisi birçok endüstrinin gelişiminin temelidir: makine mühendisliği demir metalin üçte birini alır, inşaat (betonarme üretimi için yapısal malzeme olarak) - dörtte biri; önemli bir kısmı da ulaşımda kullanılıyor.
Demir bazlı alaşımlar (ferromanyetik), elektrik mühendisliğinde transformatör ve elektrik motorlarının üretiminde kullanılmaktadır.
Ferum(II) oksit FeO seramik, boya pigmenti ve ısıya dayanıklı emayenin bileşenlerinden biridir.
Ferum(III) oksit Fe203 toprak boyası mineral boya olarak kullanılır.
Manyetit Fe 3 O 4 sabit disklerin üretiminde ve ultra ince toz - siyah beyaz lazer yazıcılarda toner olarak kullanılır.
Demir vitriol (demir (II) sülfat heptahidrat) FeS В 4 7H 2 O bitki zararlılarını kontrol etmek için, mineral boya üretiminde ve inşaatlarda kullanılır.
Ferrum(III) klorür su arıtmada, kumaşların boyanmasında mordan olarak, radyo mühendisliğinde baskılı devre kartlarının aşındırılmasında ve organik sentezde katalizör olarak kullanılır.
FeCl 2 , FeCl 3 , FeS'nin sulu çözeltileri B 4, endüstriyel tesislerde suyun arıtılmasında pıhtılaştırıcı olarak kullanılır.
Ferrum(III) nitrat nonahidrat Fe (N03) 3 9H 2 V, kumaşların boyanmasında mordan olarak kullanılır.
1 Fe 3 O 4 durumunda olduğu gibi, formülü olan maddeler Fe(OH ) 3 mevcut değil. Onu almaya çalıştığınızda, üretir Fe 2 O 3 n H 2 O veya FeO (OH ) - ferrum(III) metahidroksit.
Ferrik klorür (FeCl₃, ferrik klorür, demir triklorür) bir ferrik tuzdur ve. Karakteristik metalik parlaklığa sahip, kırmızı-kahverengi, yeşilimsi veya mor renkte yumuşak bir maddedir. Demir klorür havaya maruz kaldığında bir renk tonu alır ve renk ve kıvam açısından neme benzer hale gelir.
Ferrik klorürün kimyasal bileşimi nedeniyle sahip olduğu bir takım özellikler, bu maddeyi endüstride vazgeçilmez kılmaktadır. Bu nedenle, radyo elektroniklerinde devre kartlarına zarar vermek için ferrik klorür kullanılır; unlu mamullerin demlenmesi ve pişirilmesi sürecinde gıda endüstrisine katılır; fotoğraf basarken kullanılan reaktiflerin bir parçasıdır; kumaş üretimiyle uğraşan tekstil endüstrisinde; demir klorür yardımıyla suyu endüstriyel ölçekte arıtırlar; Ferrik klorür metalurji ve kimya endüstrilerinde önemli bir elementtir.
Ek olarak, bir kişinin vücudunun normal işleyişi için ferrik klorür gereklidir. Vücudun kan kaybıyla veya demir emiliminin ihlaliyle ilişkili demir eksikliğini telafi etmesine yardımcı olur. Ferrik klorür eksikliği vücudun işleyişini olumsuz etkileyebileceğinden farmakolojide FeCl₃ içeren birçok ilaç vardır.
Nasıl alınır
Demir triklorür elde etmenin birkaç yolu vardır. Yani, tek değerlikli demirin saf klor ile etkileşimi sonucu demir klorür: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.
Ek olarak, demir klorürün klor ile oksitlenmesiyle demir klorür elde edilebilir: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.
Demir klorür ayrıca demir (II) klorürün kükürt dioksit ile oksidasyonu sürecinde de elde edilir. Bu durumda daha karmaşık bir kimyasal reaksiyon meydana gelir: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
Evde ferrik klorür elde etmenin mümkün olacağı bazı ilginç deneyler yapabilirsiniz.
Deney 1
Ağır paslanmış demir talaşlarına (eski bir borudaki sıradan pas yeterli olacaktır) ve 1: 3 oranlarında bir hidroklorik asit çözeltisine ihtiyacınız olacaktır. Demir bir cam kaba konulmalı ve hidroklorik asitle doldurulmalıdır. Bu durumda kimyasal reaksiyon oldukça yavaş ilerlediğinden birkaç gün beklemeniz gerekecektir. Reaktif karakteristik bir sarı-kahverengi renk tonu aldığında, sıvı kaptan boşaltılır ve elde edilen çökelti filtrelenir.Deney 2
2:2:6 oranlarındaki bir cam kapta, %30'luk bir hidrojen peroksit, hidroklorik asit ve su çözeltisini karıştırın. Kimyasal reaksiyonun bir sonucu olarak bir ferrik klorür çözeltisi oluşur.Deney 3
Demir klorür ayrıca hidroklorik asit ile demir oksit Fe2O3'ün reaksiyonundan da elde edilebilir. Bunun için hidroklorik asit bir cam kaba konur. Dikkatlice küçük porsiyonlarda demir oksit (demir minium) eklenir.Hidroklorik asidin çok zehirli olduğunu ve ciltle teması halinde ciddi yanıklara neden olduğunu unutmamak önemlidir. Ayrıca kimyasal reaksiyonlar sırasında solunum ve görme organlarına zarar verebilecek demir buharları açığa çıkar. Lastik eldiven, koruyucu maske ve gözlük bu olumsuz sonuçların önlenmesine yardımcı olacaktır.
