Основний хлорид заліза 3. Залізо хлорне (залізо (iii) хлорид)

Хлорид заліза (хлорне залізо, трихлорид заліза, FeCl 3) – хімічний реактив, до складу якого входить соляна кислота та тривалентне залізо. Хлорид заліза на вигляд м'якої кристалоподібної форми фіолетового, зеленого, коричнево-червоного або темно-коричневого кольору з металевим блиском, гігроскопічний. При взаємодії з повітрям нагадує мокрий пісок – набуває жовтуватого відтінку. Утворені гідрати добре розчиняються у воді, ефірі, ацетоні та спирті. Інтервал від температури кипіння до температури плавлення становить від 319°С до -309°С. Природним джерелом отримання хлорного заліза є молізит (мінерал). Найпростіший метод одержання даного хімічного реактиву – це нагрівання залози із хлором до певної температури. Як побічний продукт утворюється в результаті гарячого хлорування або окислення FeCl 2 з подальшим випарюванням хлориду заліза.

Сфера застосування

Завдяки своєму унікальному складу хімічний реактив знайшов своє широке застосування у багатьох галузях промисловості:
- Текстильної (при фарбуванні тканин);
- хімічної (при виготовленні залізних пігментів та інших солей заліза);
- електронної (під час роботи з друкованими платами);
- Екологічної (при очищенні стічних вод);
- харчовий (поліпшитеся борошна, при виготовленні хлібобулочних виробів);
- видавничому виробництві (як реактив у фотографії);
- ювелірне виробництво;
- металургії (при металообробці);
- пивоварній.

Хлорне залізо у фармакології та медицині

Хлорид заліза є незамінним елементом для нормальної життєдіяльності організму. Його недолік може призвести до серйозних захворювань. Завдяки залізу у вигляді солей організм швидко заповнюється ним та бере участь у наступних процесах:
- є додатковим джерелом надходження заліза в організм (при зниженому вмісті - анемії);
- регулює окисно-відновні реакції (зв'язує кисень), стимулює еритропоез;
- відновлює крововтрати при травмах;
- при зниженні всмоктування заліза (під час інтенсивного зростання, під час вагітності);
- для зупинки кровотечі (ватку із розчином накласти на рану).

Запобіжні заходи при роботі з хлоридом заліза

Враховуючи ефект, що сильно фарбується при контакті з хлорним. залізом слід пам'ятати: щоб уникнути потемніння зубів, лікарський препарат на основі такого хімічного реактиву потрібно приймати всередину тільки через трубочку. При зміні випорожнень слід зменшити разову дозу, але збільшувати при цьому кратність призначення. Не рекомендується приймати препарат у разі порушення функції шлунково-кишкового тракту. При попаданні хлорного заліза на шкіру добре промити водою з милом. У разі потрапляння на слизову оболонку може спричинити опіки. Рекомендується як перша допомога - рясне промивання чистою водою, далі лікування у лікаря.

Також треба пам'ятати, що цей хімічний реактив пожежо- та вибухонебезпечний. Зберігати хлорне залізо потрібно в закритій упаковці далеко від сонячних променів та нагрівальних приладів.

Одержання хлориду заліза в домашніх чи лабораторних умовах

1 спосіб. У лабораторний посуд або лабораторний посуд зі скла покласти звичайною іржею і розбавити соляною кислотою у співвідношенні 1:3. Отриманий хімічний реактив (характерна ознака – жовтувато-коричневий колір) через 2-3 дні зливають і за потреби пропускають через фільтрувальний папір.

2 спосіб. У лабораторний посуд зі скла наливають соляну кислоту і невеликими порціями додають залізний сурик. Важливо пам'ятати, що при роботі з їдкими хімічними реактивами, а до них відноситься і соляна кислота, слід дотримуватись заходів безпеки. Лабораторні роботи проводити в печатках оглядових або нітрилових рукавичках, фартуху та захисній масці.

Після проведених лабораторних робіт приміщення слід добре провітрити, оскільки пари заліза можуть спричинити ураження органів дихання, зору та шкірних покривів.

Де хлорне залізо купити в Москві?

Ідеальним магазином, де можна купити хлорне залізо в Москві, є магазин хімічних реактивів Москва роздріб «Прайм Кеміскалс Груп». У нашому інтернет-магазині представлені всі види лабораторного обладнання та приладів, лабораторного посуду, посуду зі скла, гумотехнічних виробів, лабораторного скла. Вся продукція пройшла контроль якості на заводі-виробнику та відповідає всім стандартам ГОСТ.

Загальні відомості про гідроліз хлориду заліза (III)

ВИЗНАЧЕННЯ

Хлорид заліза (III)– середня сіль, утворена слабкою основою – гідроксидом заліза (III) (Fe(OH) 3) та сильною кислотою – соляною (хлороводневою) (HCl). Формула - FeCl 3 .

Є речовиною з кристалічною структурою чорно-коричневого, темно-червоного, фіолетового або зеленого кольору, залежно від кута падаючого світла. Молярна маса – 162 г/моль.

Мал. 1. Хлорид заліза (ІІ). Зовнішній вигляд.

Гідроліз хлориду заліза (III)

Гідролізується по катіону. Характер середовища – кислий. Теоретично можливі другий і третій ступені. Рівняння гідролізу виглядає так:

Перший ступінь:

FeCl 3 ↔ Fe 3+ +3Cl - (дисоціація солі);

Fe 3+ + HOH ↔ FeOH 2+ + H + (гідроліз по катіону);

Fe 3+ +3Cl - + HOH ↔ FeOH 2+ +3Cl - + H + (іонне рівняння);

FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl (молекулярне рівняння).

Другий ступінь:

Fe(OH)Cl 2 ↔ FeOH 2+ + 2Cl — (дисоціація солі);

FeOH 2+ + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + H + (гідроліз по катіону);

FeOH 2+ + 2Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 2 + + 2Cl - + H + (іонне рівняння);

Fe(OH)Cl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl+ HCl (молекулярне рівняння).

Третій ступінь:

Fe(OH) 2 Cl ↔ Fe(OH) 2 + + Cl - (дисоціація солі);

Fe(OH) 2 + + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H + (гідроліз по катіону);

Fe(OH) 2 + + Cl - + HOH ↔ Fe(OH) 3 ↓ + Cl - + H + (іонне рівняння);

Fe(OH) 2 Cl + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + HCl (молекулярне рівняння).

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання	До розчину гідроксиду натрію масою 150 г (ω=10%) долили розчин хлориду заліза (III), у результаті випав осад бурого кольору – гідроксид заліза (III). Визначте його масу.
Рішення	Запишемо рівняння реакції взаємодії гідроксиду натрію та хлориду заліза (III): 3NaOH + FeCl 3 = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl. Розрахуємо масу розчиненої речовини гідроксиду натрію в розчині: ω = m solute/m solution ×100%; m solute = m solution × ω/100%; m solute (NaOH) = m solution (NaOH) × ω(NaOH)/100%; m solute (NaOH) = 150×10/100% = 15г. Знайдемо кількість речовини гідроксиду натрію (молярна маса – 40 г/моль): υ(NaOH) = m solute (NaOH)/M(NaOH) = 15/40 = 0,375моль. Відповідно до рівняння реакції υ(Fe(OH) 3) = 3×υ(NaOH) =3×0,375=1,125моль. Тоді розрахуємо масу осаду гідроксиду заліза (III) (молярна маса – 107 г/моль): m(Fe(OH) 3)= (Fe(OH) 3)×M(Fe(OH) 3)= 1,125 ×107 = 120,375г.
Відповідь	Маса гідроксиду заліза (III) дорівнює 120,375 г.

ПРИКЛАД 2

Завдання	Розрахуйте масові частки кожного із елементів, що входять до складу хлориду заліза (III).
Рішення	Масова частка елемента розраховується так: ω(X) = n×Ar(X)/Mr×100%, тобто. відношення відносної атомної маси з урахуванням кількості атомів, що входять до складу речовини, до молекулярної маси цієї речовини, виражене у відсотках. Молекулярна маса хлориду заліза (III) дорівнює 162. Розрахуємо масові частки елементів: залізо : ω(Fe) = n×Ar(Fe)/Mr (FeCl 3) ×100%; ω(Fe) = 1×56/162×100% =34,27%. хлор: ω(Cl) = n×Ar(Cl)/Mr (FeCl 3) ×100%; ω(Cl) = 3×35,5/162×100% = 65,73%. Щоб перевірити правильність розрахунку, шляхом складання отриманих масових часток ми маємо отримати 100%: ω(Fe) + ω(Cl) = 34,27 +65,73 = 100%.
Відповідь	Масова частка заліза дорівнює 34,27%, масова частка хлору дорівнює 65,73.

FeCl 3 Мол. в. 162,21

FeCl 3 ·6H 2 O Мол. в. 270,30

Властивості

Безводний препарат - чорно-коричневі кристалічні кірки або великі пластинчасті кристали гексагональної системи, гранатово-червоні в минущому та зелені з металевим блиском у відбитому світлі. Пл. 2,898 г/см 3 . При 309 °С препарат плавиться в рухливу червону рідину, що кипить при 319 °З частковим розкладанням. Проте вже при 100 °С FeCl 3 помітно випаровується. На повітрі жадібно притягує вологу та розпливається. Дуже добре розчинний у воді (47,9% при 20 °С, зі значним виділенням тепла), добре розчинний у етиловому спирті, гліцерині, діетиловому ефірі та ацетоні, мало розчинний у бензолі. Розчин FeCl 3 в деяких органічних розчинниках на світлі відновлюється FeCl 2 , при цьому розчинник окислюється або хлорується, наприклад FeCl 3 і етиловий спирт утворюють FeCl 2 і ацетальдегід.

Кристаллогідрат FeCl 3 ·6H 2 O - червоно-коричнева волога на дотик, досить м'яка кристалічна маса. З водних розчинів кристалізується іноді в напівкулястих агрегатах променисто-кристалічної будови. У вологому повітрі швидко розпливається. Т. пл. 37 ° С; випаровується вже при 100 °С. Вище 250 °С розпадається на Fe 2 O 3 FeCl 3 Cl 2 і HCl. Препарат дуже добре розчинний у воді, розчинний у етиловому спирті, гліцерині та діетиловому ефірі.

Приготування безводного FeCl 3

У трубку 4 з тугоплавкого скла (мал. 20) поміщають 70 г не надто тонкого залізного дроту, висушеного при 110 °С і охолодженого в ексикаторі (ще краще використовувати стружки заліза Армко). Цю трубку приєднують за допомогою гумової пробки до широкогорлої банці 5 ємністю 1 л. Інший кінець трубки 4 з'єднують із системою для осушення хлору, що складається з промивалки 1 з конц. H 2 SO 4 і трубки 3 з P 2 O 5; склянка 2 є запобіжною на випадок закупорювання трубки 4 FeCl 3 , що виганяється . з приладу витісняють повітря хлором і нагрівають трубку 4 полум'ям пальника, підтримуючи струм хлору таким, щоб у поглинальній склянці 8 з розчином NaOH проходили лише рідкісні бульбашки газу.

FeCl 3, що утворюється в банку 5. Відразу ж після закінчення реакції банку 5 від'єднують і негайно закривають заздалегідь приготовленою притертою пробкою.

Вихід ~200 г (майже 100%). Для остаточного очищення FeCl 3 можна піддати повторному сублімації в струмі хлору, але і без цього препарат цілком придатний для більшості цілей.

Приготування кристалогідрату FeCl 3 ·6H 2 O

Спочатку отримують розчин FeCl 2 розчиняючи металеве залізо в соляній кислоті, а потім окислюють його хлором:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 б

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

Роботу слід проводити під тягою.

У конічну колбу ємністю 1 л, що містить 740 мл 25%-ної соляної кислоти (ч. д. а.), додають невеликими порціями 120 г чистих залізних стружок ( вогненебезпечно - водень!). Коли бурхливий період реакції закінчиться, розчин нагрівають до 80-90 °С, фільтрують та отриманий розчин FeCl 2 (близько 700 мл) хлорують в апараті, зображеному на рис. 21.

Розчин FeCl 2 з напірної склянки 1 подають абсорбер 3 зі швидкістю 5 мл/хв. Абсорбер служить колонка висотою 100 см і діаметром 4 см, заповнена обрізками скляних трубок діаметром 6-8 мм і довжиною 3 см. Знизу в колонку пускають хлор зі швидкістю 6 л/хв. Газ попередньо для промивання просмоктують через склянку 2 з водою. Надлишок хлору через склянку Тищенка 4 вводиться в тягу.

Хлорований розчин стікає з колонки по сифону приймач 5. Процес повинен бути відрегульований так, щоб окислення було повним (проба рідини не повинна давати синього осаду з розчином K 3 Fe(CN) 6).

Розчин з приймач 5 переносять у фарфорову чашку і випарюють при 90-95 °З точно до пл. 1659 (при 25 ° С). Недотримання цієї умови призведе до того, що або розчин не кристалізуватиметься, або відбудеться виділення іншого, метастабільного кристалогідрату. Розчин, що залишився, охолоджують до 4 °С, зрідка перемішуючи. Кристали, що виділилися, відсмоктують на вирві Бюхнера і переносять їх у банку з притертою пробкою.

Вихід 500 г (66% заліза). Отриманий препарат зазвичай відповідає реактиву кваліфікації ч. д. а., але іноді вдається отримувати препарат х. год.

Хлорид заліза (FeCl₃, хлорне залізо, трихлорид заліза) – це сіль тривалентного заліза та . Є м'якою речовиною червоно-коричневого, зеленого або фіолетового відтінку з характерним металевим блиском. При з повітрям хлорид заліза набуває відтінку і за кольором і консистенцією стає схожим на вологий.

Ціла низка властивостей, якими володіє хлорид заліза завдяки своєму хімічному складу, робить цю речовину незамінною в промисловості. Так, хлорне залізо використовують у радіоелектроніці для потрави плат; у харчовій промисловості бере участь у процесі пивоваріння та випікання хлібобулочних виробів; входить до складу реактивів, які використовуються під час друку фотографій; у текстильній промисловості бере участь у виробництві тканин; за допомогою хлорного заліза очищають воду у промислових масштабах; хлорид заліза є важливим елементом у металургійній та хімічній промисловості.

Крім цього, хлорне залізо необхідне людині для нормальної життєдіяльності організму. Воно допомагає організму заповнити нестачу заліза, пов'язану із втратою крові або при порушенні засвоюваності заліза. Оскільки брак хлорного заліза може негативно вплинути на роботу організму, у фармакології існує безліч препаратів, до складу яких входить FeCl₃.

Способи отримання

Існує кілька способів одержання трихлориду заліза. Так, хлорид заліза внаслідок взаємодії одновалентного заліза з чистим хлором: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.

Крім того, хлорид заліза можна одержати шляхом окислення двовалентного хлориду заліза хлором: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.

Також хлорид заліза виходить у процесі окислення хлориду заліза (II) сірчистим газом. У цьому випадку відбувається більш складна хімічна реакція: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.

У домашніх умовах можна провести кілька цікавих експериментів, у ході яких вдасться одержати хлорид заліза.

Експеримент 1.

Потрібно сильно проржавіла залізна стружка (підійде звичайна іржа зі старої труби) та розчин соляної кислоти у пропорціях 1:3. Залізо необхідно покласти у скляну ємність та залити соляною кислотою. Оскільки хімічна реакція у разі протікає досить повільно, доведеться почекати кілька днів. Коли реактив набуде характерного жовто-коричневого відтінку, рідина з ємності зливається, а отриманий осад фільтрується.

Експеримент 2.

У скляній ємності у пропорціях 2:2:6 змішати 30-відсотковий розчин перекису водню, соляну кислоту та воду. Внаслідок хімічної реакції утворюється розчин хлориду заліза.

Експеримент 3.

Хлорид заліза також можна отримати в результаті реакції соляної кислоти та оксиду заліза Fe2O3. Для цього соляна кислота міститься у скляній ємності. Обережно, маленькими порціями до неї додається оксид заліза (залізний сурик).

Важливо пам'ятати, що соляна кислота дуже токсична і при попаданні на шкіру спричиняє серйозні опіки. Крім того, в ході хімічних реакцій виділяються пари заліза, які можуть спричинити ураження дихальних та зорових органів. Гумові рукавички, захисна маска та окуляри допоможуть запобігти цим негативним наслідкам.

Хлорне залізо- середня сіль тривалентного заліза та соляної кислоти. На вигляд ця хімічна сировина є м'якою кристалічною масою іржаво-коричнево-чорного кольору. Температура його кипіння становить 319°С, температура плавлення – 309°С. Хлорне залізо утворюється внаслідок нагрівання заліза з хлором. Його можна отримати також як побічний продукт при виробництві хлориду титану TiCl4 та хлориду алюмінію AlCl3. Ще один спосіб одержання хлорного заліза – гаряче хлорування або окислення розчину FeCl2 з подальшим випарюванням розчину FeCl3.

Сфера застосування хлорного заліза є досить широкою. Його використовують як коагулянтдля очищення води як каталізатор в органічному синтезі, як протраву в процесі фарбування тканин, а також для приготування залізних пігментів та інших солей заліза. Ще розчин хлорного заліза використовують для травлення друкованих плат.

Досить широкого поширення хлорне залізо набуло як коагулянта в процесі очищення промислових та міських стічних вод. У порівнянні з іншими коагулянтами, зокрема із сірчанокислим алюмінієм, цей хімічний продукт має важливу перевагу – хлорид залізанаділений високою швидкістю осадження різноманітних домішок. В результаті гідролізу хлорне залізо утворює малорозчинний гідроксид заліза. У процесі його утворення захоплюються різні органічні та неорганічні домішки, утворюючи при цьому пухкі пластівці, які легко видаляються з стоків, що очищаються. Такі пластівці, щільністю 1001-1100 г/л і розміром 0,5-3,0 мм, мають досить велику поверхню з відмінною сорбційною активністю. У процесі утворення в структуру включаються зважені речовини (великі мікроорганізми, клітини планктону, мул, залишки рослин), колоїдні частинки, а також частина іонів забруднень, асоційованих на поверхні даних частинок. За допомогою цього продукту процес осадження шламу протікає набагато швидше та глибше. Ще одна перевага хлорного заліза – його сприятливий вплив на біохімічне розкладання шламу. Для якісного очищення стічних вод на кубічний метр потрібно 30 г хлорного заліза. Очищення вод хлорним залізом зменшує вміст розчинних домішок до 25 відсотків, а нерозчинних до 95 відсотків. У процесі проведення очищення стічних промислових та міських вод отруйні сполуки та мікроорганізми руйнуються гіпохлоритом натрію.

Завдяки своїм яскраво вираженим кислотним властивостям хлорид заліза використовується як каталізатор у процесах органічного синтезу, при отриманні термостійких смол та окислення нафтових бітумів. Залізо хлорне - енергійний хлоруючий агент, тому він застосовується для вибіркового вилучення деяких компонентів руд. Зокрема, ця хімічна сировина потрібна в ароматичних вуглеводнях для реакції електрофільного заміщення. Відомо також застосування водних розчинів хлорного заліза. Маючи досить м'які травильні властивості, вони використовуються в електронній промисловості та приладобудуванні для травлення друкованих плат, металевих деталей і мідної фольги. Застосовується хлорне залізота у будівництві. Його використовують як добавку до портландцементу для прискорення процесу схоплювання. Добавка хлорного заліза значно підвищує міцність бетону. Використовується цей продукт і в інших сферах життєдіяльності людини, зокрема:
з його допомогою освітлюються природні води у системах водопідготовки;
видаляється олія зі стоків олійно-жирових комбінатів;
він використовується при очищенні стічних вод шкіряно-хутряних підприємств від сполук хрому;
для пом'якшення господарсько-питної води;
а також у хлорорганічному синтезі