Cloreto de ferro (III) - Iron(III) chloride

Cloreto de ferro (III)
Cloreto de ferro (III) hexahidratado.jpg
Cloreto de ferro (III) (hidrato)
Cloreto de ferro (III) anidrato.jpg
Cloreto de ferro (III) (anidro)
Iron-trichloride-sheet-3D-polyhedra.png
Iron-trichloride-sheets-stacking-3D-polyhedra.png
Nomes
Nomes IUPAC
Cloreto de ferro (III)
Tricloreto de ferro
Outros nomes
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.846 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número RTECS
UNII
Número ONU
  • InChI = 1S / 3ClH.Fe / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3 VerificaY
    Chave: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K VerificaY
  • InChI = 1S / 3ClH.Fe / h3 * 1H; / q ;;; + 3 / p-3
    Chave: RBTARNINKXHZNM-DFZHHIFOAF
  • Chave: RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K
  • Cl [Fe] (Cl) Cl
Propriedades
FeCl
3
Massa molar
Aparência Verde-preto pela luz refletida; vermelho-púrpura por luz transmitida; sólido amarelo como hexahidrato; marrom como aq. solução
Odor Ligeiro HCl
Densidade
Ponto de fusão 307,6 ° C (585,7 ° F; 580,8 K) (anidro)
37 ° C (99 ° F; 310 K) (hexahidrato)
Ponto de ebulição  
912  g / L ( anidro ou hexa-hidratado, 25  ° C)
Solubilidade em
+ 13.450 · 10 −6  cm 3 / mol
Viscosidade 12 c P (solução a 40%)
Estrutura
Hexagonal , hR24
R 3 , No. 148
a  = 0,6065  nm, b  = 0,6065  nm, c  = 1,742  nm
α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 °
6
Octaédrico
Perigos
Ficha de dados de segurança ICSC 1499
Pictogramas GHS Corr.  Conheceu.  1;  Skin Corr.  1C;  Eye Dam.  1Tox. Aguda  4 (oral)
Palavra-sinal GHS Perigo
H290 , H302 , H314 , H318
P234 , P260 , P264 , P270 , P273 , P280 , P301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , P363 , P304 + 340 , P310 , P321 , P305 + 351 + 338 , P390 , P405 , P406 , P501
NFPA 704 (diamante de fogo)
2
0
0
Ponto de inflamação Não inflamável
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
REL (recomendado)
TWA 1  mg / m 3
Compostos relacionados
Outros ânions
Outros cátions
Coagulantes relacionados
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O cloreto de ferro (III) é o composto inorgânico com a fórmula ( Fe Cl
3
) Também chamado de cloreto férrico , é um composto comum de ferro no estado de oxidação +3 . O composto anidro é um sólido cristalino com um ponto de fusão de 307,6 ° C. A cor depende do ângulo de visão: pela luz refletida, os cristais aparecem verde-escuros, mas pela luz transmitida eles aparecem vermelho-púrpura.

Estrutura e propriedades

Anidro

O cloreto de ferro anidro (III) tem a estrutura BiI 3 , com centros de Fe (III) octaédricos interconectados por ligantes de cloreto de duas coordenadas .

O cloreto de ferro (III) tem um ponto de fusão relativamente baixo e ferve a cerca de 315 ° C. O vapor consiste no dímero Fe
2
Cl
6
(cf. cloreto de alumínio ) que cada vez mais se dissocia no FeCl monomérico
3
(com simetria molecular do grupo de pontos D 3h ) em temperatura mais alta, em competição com sua decomposição reversível para dar cloreto de ferro (II) e gás cloro .

Hidratos

Além do material anidro, o cloreto férrico forma quatro hidratos . Todas as formas de cloreto de ferro (III) apresentam dois ou mais cloretos como ligantes, e três hidratos apresentam FeCl 4 - .

  • hexahidrato : FeCl 3 . 6H 2 O tem a fórmula estrutural trans- [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] Cl . 2H 2 O
  • FeCl 3 . 2,5H 2 O tem a fórmula estrutural cis - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ] . H 2 O.
  • dihidrato : FeCl 3 . 2H 2 O tem a fórmula estrutural trans - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ].
  • FeCl 3 . 3,5H 2 O tem a fórmula estrutural cis- [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] [FeCl 4 ] . 3H 2 O.

Solução aquosa

As soluções aquosas de cloreto férrico são caracteristicamente amarelas, em contraste com as soluções rosa pálido de [Fe (H 2 O) 6 ] 3+ . De acordo com medidas espectroscópicas, as principais espécies em soluções aquosas de cloreto férrico são o complexo octaédrico [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] + (estereoquímica não especificada) e o tetraédrico [FeCl 4 ] - .

Preparação

O cloreto de ferro anidro (III) pode ser preparado tratando o ferro com cloro:

Soluções de cloreto de ferro (III) são produzidas industrialmente a partir do ferro e do minério, em um processo de ciclo fechado.

  1. Dissolvendo minério de ferro em ácido clorídrico
  2. Oxidação de cloreto de ferro (II) com cloro
  3. Oxidação de cloreto de ferro (II) com oxigênio

O aquecimento do cloreto de ferro (III) hidratado não produz cloreto férrico anidro. Em vez disso, o sólido se decompõe em ácido clorídrico e oxicloreto de ferro . O cloreto de ferro (III) hidratado pode ser convertido na forma anidra por tratamento com cloreto de tionila . Da mesma forma, a desidratação pode ser realizada com cloreto de trimetilsilil :

Reações

Uma solução marrom e ácida de cloreto de ferro (III)

Quando dissolvido em água, o cloreto de ferro (III) dá uma solução fortemente ácida.

Quando aquecido com óxido de ferro (III) a 350 ° C, o cloreto de ferro (III) dá oxicloreto de ferro .

O sal anidro é um ácido de Lewis moderadamente forte , formando adutos com bases de Lewis , como óxido de trifenilfosfina ; por exemplo, FeCl
3
(OPPh
3
)
2
onde Ph é fenil . Ele também reage com outros sais de cloreto para dar o tetraédrico amarelo [FeCl
4
]-
íon. Sais de [FeCl
4
]-
em ácido clorídrico pode ser extraído em éter dietílico .

Reações redox

O cloreto de ferro (III) é um agente oxidante suave , por exemplo, oxida o cloreto de cobre (I) em cloreto de cobre (II) .

Em uma reação de comproporção, ele reage com o ferro para formar cloreto de ferro (II):

Uma síntese tradicional de cloreto ferroso anidro é a redução de FeCl 3 com clorobenzeno :

Com ânions carboxilato

Os oxalatos reagem rapidamente com cloreto de ferro (III) aquoso para dar [Fe (C
2
O
4
)
3
] 3−
. Outros sais de carboxilato formam complexos; por exemplo, citrato e tartarato .

Com alcóxidos de metal alcalino

Os alcóxidos de metal alcalino reagem para dar aos complexos de alcóxido de metal de complexidade variável. Os compostos podem ser diméricos ou triméricos. Na fase sólida, uma variedade de complexos multinucleares foram descritos para a reação estequiométrica nominal entre FeCl
3
e etóxido de sódio :

Com compostos organometálicos

Cloreto de ferro (III) em solução de éter oxida metil lítio LiCH
3
para dar à primeira luz amarelo esverdeado tetracloroferrato (III) LiFeCl
4
solução e, em seguida, com mais adição de metil lítio, tetracloroferrato de lítio (II) Li
2
FeCl
4
:

Os radicais metila se combinam ou reagem com outros componentes para dar principalmente etano C
2
H
6
e algum metano CH
4
.

Usos

Industrial

O cloreto de ferro (III) é usado no tratamento de esgoto e na produção de água potável como coagulante e floculante. Nesta aplicação, FeCl
3
em água ligeiramente básica reage com o íon hidróxido para formar um floco de hidróxido de ferro (III), ou mais precisamente formulado como FeO (OH)-
, que pode remover materiais suspensos.

É também utilizado como agente de lixiviação na hidrometalurgia do cloreto, por exemplo, na produção de Si a partir do FeSi (processo Silgrain).

Outra aplicação importante do cloreto de ferro (III) é o ataque químico do cobre em uma reação redox de duas etapas ao cloreto de cobre (I) e depois ao cloreto de cobre (II) na produção de placas de circuito impresso .

Cloreto de ferro (III) é usado como catalisador para a reação de etileno com cloro , formando dicloreto de etileno ( 1,2-dicloroetano ), uma importante commodity química , que é usada principalmente para a produção industrial de cloreto de vinila , o monômero para a fabricação de PVC .

Uso de laboratório

No laboratório, o cloreto de ferro (III) é comumente empregado como um ácido de Lewis para catalisar reações como a cloração de compostos aromáticos e a reação de Friedel-Crafts de aromáticos. É menos poderoso do que o cloreto de alumínio , mas em alguns casos essa suavidade leva a rendimentos mais elevados, por exemplo, na alquilação do benzeno:

Cloreto de ferro (III) como catalisador

O teste do cloreto férrico é um teste colorimétrico tradicional para fenóis , que usa uma solução de cloreto de ferro (III) a 1% que foi neutralizada com hidróxido de sódio até que um leve precipitado de FeO (OH) seja formado. A mistura é filtrada antes do uso. A substância orgânica é dissolvida em água, metanol ou etanol , então a solução de cloreto de ferro neutralizado (III) é adicionada - uma coloração transitória ou permanente (geralmente roxa, verde ou azul) indica a presença de um fenol ou enol .

Esta reação é explorada no teste de manchas de Trinder , que é usado para indicar a presença de salicilatos, particularmente ácido salicílico , que contém um grupo OH fenólico .

Este teste pode ser usado para detectar a presença de ácido gama-hidroxibutírico e gama-butirolactona , que o tornam vermelho-acastanhado.

Outros usos

  • Usado na forma anidra como reagente de secagem em certas reações.
  • Usado para detectar a presença de compostos fenólicos na síntese orgânica ; por exemplo, examinando a pureza da Aspirina sintetizada .
  • Usado no tratamento de água e esgoto para precipitar fosfato como fosfato de ferro (III) .
  • Usado no tratamento de águas residuais para controle de odores.
  • Usado por colecionadores de moedas americanas para identificar as datas dos níqueis Buffalo que estão tão gastos que a data não é mais visível.
  • Usado por cuteleiros e artesãos na soldagem de padrões para gravar o metal, dando-lhe um efeito de contraste, para visualizar camadas de metal ou imperfeições.
  • Usado para gravar o padrão widmanstatten em meteoritos de ferro .
  • Necessária para a decapagem de fotogravura chapas para impressão de imagens fotográficas e de obras de arte em talhe doce e para decapagem de rotogravura cilindros utilizados na indústria de impressão.
  • Usado para fazer placas de circuito impresso (PCBs) por decapagem de cobre.
  • Usado para retirar o revestimento de alumínio de espelhos.
  • Usado para gravar dispositivos médicos complexos.
  • Usado na prática veterinária para tratar o cultivo excessivo das garras de um animal, principalmente quando o cultivo excessivo resulta em sangramento.
  • Reage com o brometo de ciclopentadienilmagnésio em uma preparação de ferroceno , um complexo metal-sanduíche .
  • Às vezes usado em uma técnica de queima de utensílios Raku , o ferro colorindo uma peça de cerâmica em tons de rosa, marrom e laranja.
  • Usado para testar a resistência à corrosão por pite e fissura de aços inoxidáveis e outras ligas .
  • Usado em conjunto com NaI em acetonitrila para reduzir levemente azidas orgânicas a aminas primárias .
  • Usado em um modelo de trombose animal.
  • Usado em sistemas de armazenamento de energia.
  • Historicamente, foi usado para fazer projetos positivos diretos.
  • Um componente da solução de Carnoy modificada usada para tratamento cirúrgico de tumor odontogênico ceratocístico (KOT).

Segurança

O cloreto de ferro (III) é prejudicial, altamente corrosivo e ácido. O material anidro é um poderoso agente desidratante.

Embora os relatos de envenenamento em humanos sejam raros, a ingestão de cloreto férrico pode resultar em morbidade e mortalidade graves. Rotulagem e armazenamento inadequados podem levar à ingestão acidental ou diagnósticos incorretos. O diagnóstico precoce é importante, especialmente em pacientes gravemente envenenados.

Ocorrência natural

A contraparte natural do FeCl 3 é o mineral raro molisita , geralmente relacionado a fumarolas vulcânicas e de outros tipos.

O FeCl 3 também é produzido como um aerossol de sal atmosférico pela reação entre a poeira rica em ferro e o ácido clorídrico do sal marinho. Este aerossol de sal de ferro causa cerca de 5% da oxidação natural do metano e acredita-se que tenha uma série de efeitos de resfriamento.

Veja também

Notas

Referências

Leitura adicional

  1. Lide DR, ed. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (71ª ed.). Ann Arbor, MI, EUA: CRC Press. ISBN 9780849304712.
  2. Stecher PG, Finkel MJ, Siegmund OH, eds. (1960). The Merck Index of Chemicals and Drugs (7ª ed.). Rahway, NJ, EUA: Merck & Co.
  3. Nicholls D (1974). Complexes and First-Row Transition Elements, Macmillan Press, Londres, 1973 . Um texto de química da Macmillan. Londres: Macmillan Press. ISBN 9780333170885.
  4. Wells AF (1984). Química Inorgânica Estrutural . Publicações científicas de Oxford (5ª ed.). Oxford, Reino Unido: Oxford University Press. ISBN 9780198553700.
  5. March J (1992). Advanced Organic Chemistry (4ª ed.). Nova York: John Wiley & Sons, Inc. pp.  723 . ISBN 9780471581482.
  6. Reich HJ, Rigby HJ, eds. (1999). Reagentes ácidos e básicos . Handbook of Reagents for Organic Synthesis. Nova York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 9780471979258.