JÄRNKLORID (FECL2): STRUKTUR, ANVÄNDNING, EGENSKAPER - KEMI

Den ferroklorid är en oorganisk fast substans bildas genom att binda en katjon Fe ²⁺ och två kloridanjoner Cl ^- . Dess kemiska formel är FeCl ₂ . Det tenderar att absorbera vatten från miljön. En av dess hydrater är FeCl _{2 •} 4H ₂ O tetrahydrat, som är en grönaktig fast substans.

Det bör noteras att det är mycket lösligt i vatten och tenderar att oxidera lätt i närvaro av luft, som bildar ferriklorid FeCl ₃ . Eftersom det är lätt oxiderbart och därför kan fungera som ett reducerande medel, används det ofta i kemiska och biologiska forskningslaboratorier.

Ferroklorid tetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O fastämne. Feg. Källa: Wikimedia Commons.

Järnklorid har flera användningsområden, bland vilka den sticker ut för att hjälpa andra medel vid oxidation av slam som härrör från avloppsvatten eller avloppsrening. Det används också i processen för järnbeläggningsmetaller och har vissa användningsområden inom läkemedelsindustrin.

Användningen av FeCl ₂ har även experimenterat med att återhämta värdefulla metaller från förbrukade katalysatorer som finns i avgasrören av bensin eller dieseldrivna fordon.

Det används i textilindustrin för att fixa färgerna i vissa typer av tyg.

Strukturera

Ferroklorid är uppbyggd av ett järnhaltigt Fe ²⁺ jon och två Cl ^- kloridjoner kopplade genom jonbindningar.

Järnklorid FeCl ₂ där jonerna som utgör den observeras. Epop. Källa: Wikimedia Commons.

Järnjon Fe ²⁺ har följande elektroniska struktur:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶ , 4s ⁰

där man kan se att den förlorade två elektroner från 4-skalet.

Denna konfiguration är inte särskilt stabil, och av den anledningen tenderar den att oxidera, det vill säga att förlora en annan elektron, den här gången från 3d-skiktet och bilda Fe 3 ⁺ -jonen .

Kloridjonen Cl ^- har för sin del följande elektroniska struktur:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

där du kan se att den förvärvade en extra elektron i 3p-skalet och fullbordade det. Denna konfiguration är mycket stabil eftersom alla elektroniska lager är fullständiga.

Nomenklatur

- Järnhaltig klorid

- Järn (II) klorid

- Järn diklorid

- Järnkloridtetrahydrat: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös till blekgrön fast, kristaller.

Molekylvikt

126,75 g / mol

Smältpunkt

674 ºC

Kokpunkt

1023 ºC

Specifik vikt

3,16 vid 25 ºC

löslighet

Mycket lösligt i vatten: 62,5 g / 100 ml vid 20 ºC. Lösligt i alkohol, aceton. Lite lösligt i bensen. Praktiskt taget olöslig i eter.

Andra egenskaper

Vattenfri FeCl ₂ är mycket hygroskopisk. Den absorberar lätt vatten från omgivningen, som bildar en mängd olika hydrater, särskilt tetrahydratet, i vilken för varje FeCls ₂ molekyl finns det 4 H ₂ O molekyler bundna till den (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

I närvaro av luft oxiderar den långsamt till FeCl ₃ . Detta betyder att Fe 2 ⁺ -jonen lätt oxideras till Fe 3 ⁺ -jonen .

Vid upphettning i närvaro av luft, snabbt bildar det ferriklorid FeCl ₃ och ferrioxid Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ är frätande för metaller och tyger.

Erhållande

Det erhålles genom att behandla ett överskott av järnmetall Fe med en vattenlösning av saltsyra-HCl vid höga temperaturer.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Emellertid, på grund av närvaron av vatten genom denna metod, ferroklorid tetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O erhålles.

För att få det vattenfritt (utan vatten införlivat i kristallerna) har vissa forskare valt att genomföra reaktionen av järnpulver med vattenfri HCl (utan vatten) i lösningsmedlet tetrahydrofuran (THF) vid en temperatur av 5 ºC.

På detta sätt kan föreningen FeCl _{2 •} är 1,5THF erhålles, som vid upphettning till 80-85 ° C under vakuum eller i en kväveatmosfär (för att undvika närvaro av vatten) producerar vattenfri FeCl ₂ .

tillämpningar

Järnklorid har olika användningar, generellt baserat på dess reducerande kapacitet, det vill säga att den lätt kan oxideras. Det används till exempel i målarfärg och beläggningar, eftersom det hjälper till att fästa dem på ytan.

Järn är ett viktigt mikronäringsämne för människors och djurhälsa. Det är involverat i proteinsyntes, i andning och i multiplikation av celler.

Av denna anledning, FeCl ₂ används i farmaceutiska preparat. Fe 2 ⁺ -jonen som sådan absorberas bättre än Fe 3 ⁺ -jonen i tarmen.

Det används för tillverkning av FeCl ₃ . Det används i metallurgi, i järnbeläggningsbad för att ge en mer duktil avsättning.

Här är andra användningsområden.

I färg av tyger

FeCl ₂ används som ett mordant eller färgämne i vissa tygtyper. Mordanten reagerar kemiskt och binder samtidigt till färgämnet och tyget och bildar en olöslig förening på det.

På detta sätt förblir färgämnet fast vid tyget och dess färg intensifieras.

Järnhaltig klorid FeCl ₂ gör att färger kan fixeras på tyger. gina pina. Källa: Wikimedia Commons.

Vid avloppsrening

FeCl ₂ används i avloppsreningsverk eller avloppsreningsverk (avloppsvatten).

I denna ansökan deltar järnklorid i oxidationen av slammet genom en process som kallas Fenton-oxidation. Denna oxidation orsakar brott i lerflockarna och gör det möjligt att frigöra vattnet som är starkt bundet till det.

Avsnitt i en reningsverk där slammet kan observeras. Ibland behandlas detta med järnklorid FeCl ₂ så att det lättare kan separeras från vattnet. Evelyn Simak / Sewage arbetar norr om Dickleburgh. Källa: Wikimedia Commons.

Slammet kan sedan torkas och kasseras på ett miljövänligt sätt. Användningen av järnklorid hjälper till att minska kostnaderna för processen.

Det har också nyligen föreslagits att använda det för att minska bildningen av vätesulfidgas eller vätesulfid i nämnda avloppsvatten.

På detta sätt skulle korrosionen som produceras av denna gas och även obehagliga lukt minskas.

I kemiska studier

På grund av dess reducerande egenskaper (motsatsen till oxidant) används FeCl _{2 i} stor utsträckning i olika undersökningar inom kemi, fysik och ingenjörslaboratorier.

Vissa forskare använde järnkloridångor för att utvinna värdefulla metaller som platina, palladium och rodium från använda katalysatorer i bensin eller dieseldrivna fordon.

Dessa katalysatorer används för att ta bort gaser som är skadliga för människor och miljön. De är belägna i avgasröret från bilar och lastbilar som körs på bensin eller diesel.

Avgasröret för ett fordon där en mer voluminös sektion observeras, som är där katalysatorn är belägen för att omvandla skadliga gaser till vänliga gaser med miljön. Ahanix1989 på engelska Wikipedia. Källa: Wikimedia Commons.

Efter en viss tid försvinner fordonets katalysator och förlorar effektiviteten och måste bytas ut. Den använda katalysatorn kasseras och ansträngningar görs för att återvinna värdefulla metaller som den innehåller.

Keramiskt rutnät för katalysatorn där spåren av värdefulla metaller som ska återvinnas med FeCl2 _finns . Global-Kat återvinning. Källa: Wikimedia Commons.

Enligt forskarna bildade dessa metaller magnetiska legeringar med järn från järnklorid.

Legeringarna kunde extraheras med magneter och därefter utvinnas värdefulla metaller med kända metoder.

I biokemiska studier

Eftersom den har Fe 2 ⁺ -katjonen , som är ett viktigt mikronäringsämne hos människor och vissa djur, används FeCl ₂ i biokemiska och medicinska studier.

Vissa studier har visat att järnklorid förbättrar svampdödande effekten av kall argonplasma.

Kall plasma är en teknologi som används för sterilisering av medicinska ytor och instrument. Det är baserat på bildandet av hydroxylradikaler OH · från fuktigheten i miljön. Dessa radikaler reagerar med cellväggen i mikroorganismen och orsakar dess död.

I denna undersökning, FeCl ₂ förbättrade effekten av kall plasma och accelererad eliminering av en svamp resistent mot andra desinfektionsmetoder.

Vissa forskare fann att användningen av FeCl ₂ gör det möjligt att öka utbytet i reaktionerna för att få glukos från sockerrörsbagasse.

I detta fall, eftersom Fe ^{2+ är} ett väsentligt mikroelement för människors hälsa, skulle dess närvaro i spår i produkten inte påverka människor.

referenser

Fukuda, S. et al. (2019). Järnklorid och järnhaltig sulfat förbättrar svampdödande effektiviteten hos kall atmosfärisk argonplasma på melaniserade Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Återställdes från ncbi.clm.nih.gov.
Ismal, OE och Yildirim, L. (2019). Metallmordanter och biomordanter. In the Impact and Prospects of Green Chemistry for Textile Technology. Kapitel 3, s. 57-82. Återställs från sciencedirect.com.
Zhang, W. et al. (2019). Samkatalys av magnesiumklorid och järnklorid för xylo-oligosackarider och glukosproduktion från sockerrörsbagasse. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
Zhou, X. et al. (2015). Inhemskt järns roll för att förbättra avvattningsbarheten för slam genom peroxidation. Vetenskapliga rapporter 5: 7516. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
Rathnayake, D. et al. (2019). Kontroll av vätesulfid i avlopp genom att katalysera reaktionen med syre. Science of the Total Environment 689 (2019) 1192-1200. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
Taninouchi, Y. och Okabe, TH (2018). Återvinning av platinagruppsmetaller från använt katalysator med användning av järnkloridånga-behandling. Metall och Materi Trans B (2018) 49: 1781. Återställdes från link.springer.com.
US National Library of Medicine. (2019). Järnklorid. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Aresta, M. et al. (1977). Järn (0) Oxidation med väteklorid i tetrahydrofuran: ett enkelt sätt att vattenfri järn (II) klorid. Inorganic Chemistry, vol. 16, nr 7, 1977. Återhämtat från pubs.acs.org.
Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.

JÄRNKLORID (FECL2): STRUKTUR, ANVÄNDNING, EGENSKAPER - KEMI - 2025