ЖЕЛЕЗЕН ХЛОРИД (FECL2): СТРУКТУРА, ПРИЛОЖЕНИЯ, СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2025

На железен хлорид е неорганична твърдо вещество чрез свързване катион Fe ²⁺ и два хлорни аниони Cl ^-. Химичната му формула е FeCl ₂. Той е склонен да абсорбира вода от околната среда. Едно от неговите хидрати е FeCl _{2 •} 4Н ₂ О тетрахидрат, което е зеленикаво твърдо вещество.

Трябва да се отбележи, че е много разтворим във вода и е склонен лесно да се окисляват в присъствието на въздух, като образува железен хлорид FeCl ₃. Тъй като е лесно окислим и следователно е способен да действа като редуциращ агент, той се използва широко в химически и биологични изследователски лаборатории.

Железен хлорид тетрахидрат FeCl _{2 •} 4Н ₂ О твърдо вещество. Крейвън. Източник: Wikimedia Commons.

Железният хлорид има няколко приложения, сред които се откроява, за да помогне на други агенти при окисляването на утайките, получени от отпадни води или пречистване на отпадни води. Също така се използва в процеса на метални покрития с желязо и има известни приложения във фармацевтичната индустрия.

Използването на FeCl ₂ за възстановяване на ценни метали от отработени катализатори, намиращи се в изпускателните тръби на автомобили с бензин или дизелово гориво също е експериментирано.

Използва се в текстилната промишленост за фиксиране на цветовете в някои видове тъкани.

структура

Железният хлорид се състои от железен йон Fe ²⁺ и два Cl ^- хлоридни йона, свързани с йонни връзки.

Железен хлорид FeCl _2, където се наблюдават йони, които го съставят. Epop. Източник: Wikimedia Commons.

Железният йон Fe ²⁺ има следната електронна структура:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶, 4s ⁰

където се вижда, че е загубил два електрона от черупката на 4s.

Тази конфигурация не е много стабилна и поради тази причина тя е склонна да се окислява, тоест да загуби друг електрон, този път от 3d слоя, образувайки йона Fe ³⁺.

От своя страна хлоридният йон Cl ^- има следната електронна структура:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶

където можете да видите, че тя е придобила допълнителен електрон в 3p обвивката, допълвайки го. Тази конфигурация е много стабилна, тъй като всички електронни слоеве са пълни.

номенклатура

- железен хлорид

- железен (II) хлорид

- Железен дихлорид

- Железен хлорид тетрахидрат: FeCl _{2 •} 4Н ₂ О

Имоти

Физическо състояние

Безцветни до бледозелени твърди кристали.

Молекулно тегло

126,75 g / mol

Точка на топене

674 ºC

Точка на кипене

1023 ºC

Специфично тегло

3,16 при 25 ° C / 4 ° C

разтворимост

Много разтворим във вода: 62,5 g / 100 ml при 20 ° C. Разтворим в алкохол, ацетон. Слабо разтворим в бензол. Практически неразтворим в етер.

Други свойства

Безводната FeCl ₂ е много хигроскопична. Той лесно абсорбира вода от околната среда, образувайки разнообразни хидрати, особено тетрахидрат, в който за всяка молекула FeCl ₂ има прикрепени към нея 4 H ₂ O молекули (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

В присъствието на въздух той бавно се окислява до FeCl ₃. Това означава, че йонът Fe ²⁺ лесно се окислява до йона Fe ³⁺.

Ако се нагрява в присъствието на въздух, той бързо образува железен хлорид FeCl ₃ и железен оксид Fe ₂ O ₃.

FeCl ₂ е корозивен за метали и тъкани.

Получаване

Получава се чрез третиране на излишък от железен метал Fe с воден разтвор на солна киселина НС1 при високи температури.

Fe ⁰ + 2 НС1 → FeCl ₂ + 2 Н ⁺

Въпреки това, поради присъствието на вода по този метод, тетрахидрат FeCl железен хлорид _{2 •} 4Н ₂ О се получава.

За да се получи безводна (без вода, вградена в кристалите), някои изследователи са избрали да проведат реакцията на желязо на прах с безводна HCl (без вода) в тетрахидрофуран на разтворител (THF) при температура 5 ° С.

По този начин се получава съединението FeCl _{2 •} 1,5THF, което при нагряване до 80-85 ° С под вакуум или в азотна атмосфера (за да се избегне присъствието на вода) произвежда безводен FeCl ₂.

Приложения

Железният хлорид има различни приложения, като цяло се основава на неговия редуциращ капацитет, тоест може лесно да се окисли. Използва се например в бои и покрития, тъй като спомага за фиксирането им на повърхността.

Желязото е основен микроелемент за здравето на хората и някои животни. Той участва в синтеза на протеини, в дишането и в размножаването на клетките.

Поради тази причина FeCl ₂ се използва във фармацевтични препарати. Йонът Fe ²⁺ като такъв се абсорбира по-добре от йона Fe ³⁺ в червата.

Използва се за производството на FeCl ₃. Използва се в металургията, в бани с желязо с покритие, за да се осигури по-пластично находище.

Ето и други популярни приложения.

В оцветяването на тъканите

FeCl ₂ се използва като фиксиращо вещество или багрило в някои видове тъкани. Мордантът реагира химически и се свързва едновременно с багрилото и тъканта, образувайки върху него неразтворимо съединение.

По този начин багрилото остава фиксирано върху тъканта и цветът й се засилва.

Желязният хлорид FeCl ₂ позволява цветовете да се фиксират върху тъканите. джина пина. Източник: Wikimedia Commons.

При пречистване на отпадни води

FeCl ₂ се използва в канализационни или пречиствателни станции (канализационни води).

В това приложение железният хлорид участва в окисляването на утайката чрез процес, наречен окисляване на Фентон. Това окисляване предизвиква разкъсване на калните потоци и позволява изпускането на водата, която е силно свързана с него.

Секция на пречиствателна станция за отпадни води, където може да се наблюдава утайката. Понякога това се третира с железен хлорид FeCl ₂, за да може по-лесно да се отдели от водата. Евелин Симак / Канализация работи северно от Дикълбърг. Източник: Wikimedia Commons.

След това утайките могат да бъдат изсушени и изхвърлени по екологичен начин. Използването на железен хлорид спомага за намаляване на разходите за процеса.

Наскоро също беше предложено да се използва за намаляване на образуването на сероводород или сероводород в споменатите канализационни води.

По този начин корозията, произведена от този газ, както и неприятните миризми ще бъдат намалени.

При химическите изследвания

Поради своите редуциращи свойства (противоположно на окисляването), FeCl ₂ е широко използван в различни изследвания в лаборатории по химия, физика и инженеринг.

Някои учени използваха пари от железен хлорид за извличане на ценни метали като платина, паладий и родий от отработени катализатори в превозни средства с бензин или дизел.

Тези катализатори се използват за отстраняване на вредни за човека и околната среда газове. Те са разположени в изпускателната тръба на автомобили и камиони, които се движат на бензин или дизел.

Изпускателна тръба на превозно средство, където се наблюдава по-обемна секция, където се намира катализаторът, който превръща вредните газове в приятелски газове с околната среда. Ahanix1989 в английската Wikipedia. Източник: Wikimedia Commons.

След определено време каталитичният конвертор на автомобила се износва и губи ефективност и трябва да бъде заменен. Изработеният катализатор се изхвърля и се полагат усилия за възстановяване на ценните метали, които съдържа.

Керамична решетка на катализатора, където се намират следите от ценни метали, които трябва да бъдат възстановени с FeCl ₂. Global-Kat Recycling. Източник: Wikimedia Commons.

Според изследователите с желязото от железен хлорид тези метали образували магнитни сплави.

Сплавите могат да бъдат извлечени с магнити и след това ценните метали да бъдат възстановени по известни методи.

При биохимични изследвания

Тъй като има катиона Fe ²⁺, който е важен микроелемент за хората и някои животни, FeCl ₂ се използва в биохимични и медицински изследвания.

Определени проучвания показват, че железният хлорид подобрява фунгицидната ефективност на студената аргонова плазма.

Студената плазма е технология, използвана за стерилизация на медицински повърхности и инструменти. Той се основава на образуването на хидроксилни радикали OH · от влажността на околната среда. Тези радикали реагират с клетъчната стена на микроорганизма и причиняват неговата смърт.

В това проучване FeCl ₂ подобри ефекта на студената плазма и ускори елиминирането на гъбички, устойчиви на други методи за дезинфекция.

Някои учени откриха, че използването на FeCl ₂ позволява да се увеличи добивът в реакциите за получаване на глюкоза, като се започне от захарна тръстика.

В този случай, тъй като Fe ²⁺ е основен микроелемент за човешкото здраве, тяхното присъствие в следите в продукта не засяга хората.

Препратки

1. Fukuda, S. et al. (2019). Железният хлорид и железният сулфат подобряват фунгицидната ефикасност на студената атмосферна аргонова плазма върху меланизирания Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Възстановени от ncbi.clm.nih.gov.
2. Ismal, OE и Yildirim, L. (2019). Метални кордажи и биоморданти. Във въздействието и перспективите на зелената химия за текстилните технологии. Глава 3, стр. 57-82. Възстановени от sciencedirect.com.
3. Zhang, W. et al. (2019). Ко-катализа на магнезиев хлорид и железен хлорид за ксило-олигозахариди и получаване на глюкоза от захарна тръстика. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
4. Zhou, X. et al. (2015). Роля на коренното желязо в подобряването на обезводняването на утайките чрез пероксидация. Научни доклади 5: 7516. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. et al. (2019). Контрол на сероводорода в канализацията чрез катализиране на реакцията с кислород. Наука за общата среда 689 (2019) 1192-1200. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
6. Taninouchi, Y. и Okabe, TH (2018). Възстановяване на метали от платинени групи от отработени катализатори, използвайки лечението с пари с железен хлорид. Metall and Materi Trans B (2018) 49: 1781. Възстановено от link.springer.com.
7. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Железен хлорид. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977). Желязо (0) Окисляване с хлороводород в тетрахидрофуран: прост начин за безводен железен (II) хлорид. Неорганична химия, том 16, № 7, 1977 г. Възстановено от pubs.acs.org.
9. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.