JERNCHLORID (FECL2): STRUKTUR, ANVENDELSER, EGENSKABER - KEMI

Den ferrochlorid er et uorganisk faststof dannet ved at binde en kation Fe ²⁺ og to chloridanioner Cl ^-. Dens kemiske formel er FeCl ₂. Det har en tendens til at absorbere vand fra miljøet. Et af dets hydrater er FeC _{2 •} 4H ₂ O tetrahydrat, som er et grønligt fast stof.

Det skal bemærkes, at det er meget opløseligt i vand og har tendens til at oxidere let i nærværelse af luft, hvorved der dannes ferrichlorid FeCl ₃. Fordi det let kan oxideres og derfor er i stand til at fungere som et reduktionsmiddel, bruges det i vid udstrækning i kemiske og biologiske forskningslaboratorier.

Ferrochloridtetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O fast stof. Craven. Kilde: Wikimedia Commons.

Jernchlorid har adskillige anvendelser, blandt hvilke det skiller sig ud til at hjælpe andre midler til oxidation af slam fra spildevand eller spildevandsbehandling. Det bruges også i processen med jernbelægning af metaller og har nogle anvendelser i den farmaceutiske industri.

Anvendelsen af FeCl ₂ til genvinding af værdifulde metaller fra brugte katalysatorer findes i udstødningsrør af benzin eller diesel drevne køretøjer er også blevet eksperimenteret med.

Det bruges i tekstilindustrien til at fastsætte farverne i nogle typer stof.

Struktur

Jernholdigt chlorid består af en jernholdig Fe ²⁺ -ion og to Cl ^- chloridioner forbundet med ioniske bindinger.

Jernchlorid FeCl _2, hvor de ioner, der udgør det, overholdes. Epop. Kilde: Wikimedia Commons.

Ferroion Fe ²⁺ har følgende elektroniske struktur:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ⁶, 4s ⁰

hvor det kan ses, at det mistede to elektroner fra 4-skalet.

Denne konfiguration er ikke særlig stabil, og derfor har den en tendens til at oxidere, det vil sige at miste en anden elektron, denne gang fra 3d-laget og danne Fe ³⁺ -ionen.

Chloridion Cl ^- har på sin side følgende elektroniske struktur:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶

hvor du kan se, at det erhvervede en ekstra elektron i 3p-skallen, hvor den blev afsluttet. Denne konfiguration er meget stabil, fordi alle de elektroniske lag er komplette.

nomenklatur

- Jernholdigt klorid

- Jern (II) chlorid

- Jerndichlorid

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

Ejendomme

Fysisk tilstand

Farveløs til lysegrøn, fast, krystaller.

Molekylær vægt

126,75 g / mol

Smeltepunkt

674 ºC

Kogepunkt

1023 ºC

Specifik vægt

3,16 ved 25 ºC / 4 ºC

Opløselighed

Meget opløselig i vand: 62,5 g / 100 ml ved 20 ºC. Opløselig i alkohol, acetone. Lidt opløselig i benzen. Praktisk uopløselig i ether.

Andre egenskaber

Vandfrit FeC ₂ er meget hygroskopisk. Det let absorberer vand fra omgivelserne, der danner en række forskellige hydrater, især tetrahydratet hvori for hver FeC ₂ molekyle der er 4 H ₂ O -molekyler knyttet til det (FeC _{2 •} 4H ₂ O).

I nærværelse af luft, det langsomt oxiderer til FeCl ₃. Dette betyder, at Fe ²⁺ -ion let oxideres til Fe ³⁺ -ion.

Ved opvarmning i nærværelse af luft, det hurtigt danner ferrichlorid FeCl ₃ og ferrioxid Fe ₂ O ₃.

FeCl ₂ er ætsende over for metaller og stoffer.

Indhentning

Det opnås ved behandling af et overskud af jernmetal Fe med en vandig opløsning af saltsyre HCI ved høje temperaturer.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Men på grund af tilstedeværelsen af vand ved denne fremgangsmåde, ferrochloridtetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O er opnået.

For at opnå det vandfrit (uden vand inkorporeret i krystallerne) har nogle forskere valgt at udføre reaktionen af jernpulver med vandfrit HCI (uden vand) i opløsningsmidlet tetrahydrofuran (THF) ved en temperatur på 5 ºC.

På denne måde kan forbindelsen FeC _{2 •} er 1,5THF opnås, som når det opvarmes til 80-85 * C under vakuum eller i en nitrogenatmosfære (for at undgå tilstedeværelsen af vand) frembringer vandfrit FeC ₂.

Applikationer

Jernholdigt chlorid har forskellige anvendelser, generelt baseret på dets reducerende kapacitet, dvs. at det let kan oxideres. Det bruges for eksempel til maling og belægning, da det hjælper med at fastgøre dem på overfladen.

Jern er et vigtigt mikronæringsstof for menneskers og dyrs sundhed. Det er involveret i proteinsyntese, i respiration og i multiplikation af celler.

Derfor FeCl ₂ anvendes i farmaceutiske præparater. Fe ²⁺ -ionen som sådan absorberes bedre end Fe ³⁺ -ionen i tarmen.

Det anvendes til fremstilling af FeCl ₃. Det bruges i metallurgi, i jernbelægningsbade for at give en mere duktil aflejring.

Her er andre anvendte anvendelser.

I farvestoffer af stoffer

FeCl ₂ bruges som et mordant eller farvestoffiksativ i nogle typer stof. Mordanten reagerer kemisk og binder samtidigt til farvestoffet og stoffet og danner en uopløselig forbindelse derpå.

På denne måde forbliver farvestoffet fast på stoffet, og dets farve intensiveres.

Ferrochlorid FeCl ₂ giver farver mulighed for at fikse på stoffer. gina pina. Kilde: Wikimedia Commons.

Ved spildevandsrensning

FeCl ₂ bruges i rensningsanlæg eller spildevandsrensningsanlæg (kloakvand).

I denne anvendelse deltager jernholdigt chlorid i oxidationen af slammet gennem en proces kaldet Fenton-oxidation. Denne oxidation forårsager brud på mudderfladerne og tillader frigivelse af vandet, der er stærkt bundet til det.

Afsnit i et rensningsanlæg, hvor slammet kan observeres. Nogle gange behandles dette med ferrochlorid FeCl _2, så det lettere kan adskilles fra vandet. Evelyn Simak / Kloak arbejder nord for Dickleburgh. Kilde: Wikimedia Commons.

Slammet kan derefter tørres og bortskaffes på en miljøvenlig måde. Brug af jernchlorid hjælper med at reducere omkostningerne ved processen.

Det er også for nylig blevet foreslået at anvende det til at reducere dannelsen af hydrogensulfidgas eller hydrogensulfid i nævnte spildevand.

På denne måde ville den korrosion, der produceres af denne gas og også ubehagelige lugte, blive reduceret.

I kemiske undersøgelser

På grund af dets reducerende egenskaber (det modsatte af oxidering) anvendes FeCl ₂ i vid udstrækning i forskellige undersøgelser inden for kemi, fysik og ingeniørlaboratorier.

Visse forskere brugte jernholdigt chlorid dampe til at udtrække værdifulde metaller som platin, palladium og rhodium fra brugte katalysatorer i benzin eller dieseldrevne køretøjer.

Disse katalysatorer bruges til at fjerne gasser, der er skadelige for mennesker og miljø. De er placeret i udstødningsrøret fra biler og lastbiler, der kører på benzin eller diesel.

Udstødningsrør fra et køretøj, hvor der ses en mere omfangsrig sektion, hvor katalysatoren er placeret for at omdanne skadelige gasser til venlige gasser med miljøet. Ahanix1989 på engelsk Wikipedia. Kilde: Wikimedia Commons.

Efter en bestemt tid slides køretøjets katalysator og mister sin effektivitet og skal udskiftes. Den forbrugte katalysator kasseres, og der gøres en indsats for at genvinde de værdifulde metaller, den indeholder.

Keramisk gitter af katalysatoren, hvor spor af værdifulde metaller, der skal udvindes med FeCl2, _{er placeret}. Genbrug af global kat. Kilde: Wikimedia Commons.

Ifølge forskerne dannede disse metaller magnetiske legeringer med jern fra jernchlorid.

Legeringerne kunne ekstraheres med magneter og derefter de værdifulde metaller udvindes ved kendte metoder.

I biokemiske undersøgelser

Fordi det har den Fe ²⁺ kation, som er en vigtig mikronæringsstof i mennesker og nogle dyr, FeCl ₂ anvendes i biokemiske og medicinske undersøgelser.

Visse undersøgelser har vist, at jernholdigt chlorid forbedrer den fungicide virkning af koldt argonplasma.

Kold plasma er en teknologi, der anvendes til sterilisering af medicinske overflader og instrumenter. Det er baseret på dannelsen af hydroxylradikaler OH · fra miljøets fugtighed. Disse radikaler reagerer med mikroorganismens cellevæg og forårsager dens død.

I denne undersøgelse, FeCl ₂ forbedret virkningen af kold plasma og accelereret fjernelse af en svamp resistente over for andre desinfektionsmetoder.

Nogle forskere fandt, at brugen af FeCl ₂ giver mulighed for at øge udbyttet i reaktionerne for at få glukose fra sukkerrørbagasse.

I dette tilfælde, da Fe ^{2+ er} et essentielt mikroelement for menneskers sundhed, ville dets tilstedeværelse i spor i produktet ikke påvirke mennesker.

Referencer

Fukuda, S. et al. (2019). Jernchlorid og jernholdigt sulfat forbedrer den fungicide virkning af koldt atmosfærisk argonplasma på melaniserede Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Gendannes fra ncbi.clm.nih.gov.
Ismal, OE og Yildirim, L. (2019). Metalmordanter og biomordanter. I virkningen og udsigterne fra grøn kemi for tekstilteknologi. Kapitel 3, s. 57-82. Gendannes fra sciencedirect.com.
Zhang, W. et al. (2019). Co-katalyse af magnesiumchlorid og ferrochlorid til xylo-oligosaccharider og glukoseproduktion fra sukkerrørbagasse. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
Zhou, X. et al. (2015). Indfødt jerns rolle i forbedring af slamafvandingsevne gennem peroxidation. Videnskabelige rapporter 5: 7516. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
Rathnayake, D. et al. (2019). Hydrogensulfidkontrol i kloakker ved katalysering af reaktionen med ilt. Videnskab om det samlede miljø 689 (2019) 1192-1200. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
Taninouchi, Y. og Okabe, TH (2018). Genvinding af platinagruppemetaller fra anvendte katalysatorer ved anvendelse af jernchloriddampbehandling. Metall og Materi Trans B (2018) 49: 1781. Gendannes fra link.springer.com.
US National Library of Medicine. (2019). Jernholdig klorid. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Aresta, M. et al. (1977). Jern (0) Oxidation med hydrogenchlorid i Tetrahydrofuran: en simpel måde at vandfri jern (II) chloride. Uorganisk kemi, bind 16, nr. 7, 1977. Gendannes fra pubs.acs.org.
Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.

JERNCHLORID (FECL2): STRUKTUR, ANVENDELSER, EGENSKABER - KEMI - 2025