El cloruro de hierro (III) es el compuesto inorgánico de fórmula ( Fe Cl
3). También llamado cloruro férrico , es un compuesto común de hierro en el estado de oxidación +3. El compuesto anhidro es un sólido cristalino con un punto de fusión de 307,6 ° C. El color depende del ángulo de visión: por la luz reflejada, los cristales aparecen de color verde oscuro, pero por la luz transmitida aparecen de color rojo púrpura.
Cloruro de hierro (III) (hidrato) | |||
Cloruro de hierro (III) (anhidro) | |||
Nombres | |||
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Nombres IUPAC Cloruro de hierro (III) Tricloruro de hierro | |||
Otros nombres
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Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.028.846 | ||
Número CE |
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PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII |
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un numero |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
FeCl 3 | |||
Masa molar |
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Apariencia | Verde-negro por luz reflejada; rojo púrpura por luz transmitida; sólido amarillo como hexahidrato; marrón como aq. solución | ||
Olor | Ligero HCl | ||
Densidad |
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Punto de fusion | 307,6 ° C (585,7 ° F; 580,8 K) (anhidro) 37 ° C (99 ° F; 310 K) (hexahidrato) [1] | ||
Punto de ebullición |
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912 g / L ( anh. O hexahidrato, 25 ° C) [1] | |||
Solubilidad en |
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+ 13,450 · 10 −6 cm 3 / mol [2] | |||
Viscosidad | 12 c P (solución al 40%) | ||
Estructura | |||
Estructura cristalina | Hexagonal , HR24 | ||
Grupo espacial | R 3 , No. 148 [3] | ||
Constante de celosía | a = 0,6065 nm, b = 0,6065 nm, c = 1,742 nm α = 90 °, β = 90 °, γ = 120 ° | ||
Unidades de fórmula ( Z ) | 6 | ||
Geometría de coordinación | Octaédrico | ||
Peligros [5] [6] [Nota 1] | |||
Ficha de datos de seguridad | ICSC | ||
Pictogramas GHS | |||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
Declaraciones de peligro GHS | H290 , H302 , H314 , H318 | ||
Consejos de prudencia del SGA | 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 fuego) | 2 0 0 | ||
punto de inflamabilidad | No es inflamable | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
REL (recomendado) | TWA 1 mg / m 3 [4] | ||
Compuestos relacionados | |||
Otros aniones |
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Otros cationes |
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Coagulantes relacionados |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Estructura y propiedades
Anhidro
El cloruro de hierro (III) anhidro tiene la estructura BiI 3 , con centros octaédricos de Fe (III) interconectados por ligandos de cloruro de dos coordenadas . [3]
El cloruro de hierro (III) tiene un punto de fusión relativamente bajo y hierve a alrededor de 315 ° C. El vapor consiste en el dímero Fe
2Cl
6(cf. cloruro de aluminio ) que se disocia cada vez más en el FeCl monomérico
3(con simetría molecular del grupo de puntos D 3h ) a mayor temperatura, en competencia con su descomposición reversible para dar cloruro de hierro (II) y cloro gaseoso. [8]
Hidrata
Además del material anhidro, el cloruro férrico forma cuatro hidratos. Todas las formas de cloruro de hierro (III) tienen dos o más cloruros como ligandos, y tres hidratos tienen FeCl 4 - . [9]
- hexahidrato : FeCl 3 . 6H 2 O tiene la fórmula estructural trans- [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] Cl . 2H 2 O [10]
- FeCl 3 . 2.5H 2 O tiene la fórmula estructural cis - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ] . H 2 O.
- dihidrato : FeCl 3 . 2H 2 O tiene la fórmula estructural trans - [Fe (H 2 O) 4 Cl 2 ] [FeCl 4 ].
- FeCl 3 . 3.5H 2 O tiene la fórmula estructural cis - [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] [FeCl 4 ] . 3H 2 O.
Solución acuosa
Las soluciones acuosas de cloruro férrico son característicamente amarillas, en contraste con las soluciones de color rosa pálido de [Fe (H 2 O) 6 ] 3+ . Según mediciones espectroscópicas, las principales especies en soluciones acuosas de cloruro férrico son el complejo octaédrico [FeCl 2 (H 2 O) 4 ] + (estereoquímica no especificada) y el tetraédrico [FeCl 4 ] - . [9]
Preparación
El cloruro de hierro (III) anhidro se puede preparar tratando el hierro con cloro: [11]
Las soluciones de cloruro de hierro (III) se producen industrialmente tanto a partir de hierro como de mineral, en un proceso de circuito cerrado.
- Disolver mineral de hierro en ácido clorhídrico.
- Oxidación de cloruro de hierro (II) con cloro
- Oxidación de cloruro de hierro (II) con oxígeno
El calentamiento de cloruro de hierro (III) hidratado no produce cloruro férrico anhidro. En cambio, el sólido se descompone en HCl y oxicloruro de hierro . El cloruro de hierro (III) hidratado se puede convertir a la forma anhidra mediante tratamiento con cloruro de tionilo . [12] De manera similar, la deshidratación se puede efectuar con cloruro de trimetilsililo : [13]
Reacciones
Cuando se disuelve en agua, el cloruro de hierro (III) da una solución fuertemente ácida. [14] [9]
Cuando se calienta con óxido de hierro (III) a 350 ° C, el cloruro de hierro (III) da oxicloruro de hierro . [15]
La sal anhidra es un ácido de Lewis moderadamente fuerte , que forma aductos con bases de Lewis tales como óxido de trifenilfosfina ; p. ej., FeCl
3(OPPh
3)
2donde Ph es fenilo . También reacciona con otras sales de cloruro para dar el tetraédrico amarillo [FeCl
4]-
ion. Sales de [FeCl
4]-
en ácido clorhídrico se puede extraer en éter dietílico .
Reacciones redox
El cloruro de hierro (III) es un agente oxidante suave , por ejemplo, oxida el cloruro de cobre (I) a cloruro de cobre (II) .
En una reacción de comproporción, reacciona con el hierro para formar cloruro de hierro (II):
Una síntesis tradicional de cloruro ferroso anhidro es la reducción de FeCl 3 con clorobenceno : [16]
Con aniones carboxilato
Los oxalatos reaccionan rápidamente con el cloruro de hierro (III) acuoso para dar [Fe (C
2O
4)
3] 3− . Otras sales de carboxilato forman complejos; por ejemplo, citrato y tartrato .
Con alcóxidos de metales alcalinos
Los alcóxidos de metales alcalinos reaccionan para dar complejos de alcóxidos metálicos de complejidad variable. [17] Los compuestos pueden ser diméricos o triméricos. [18] En la fase sólida se han descrito una variedad de complejos multinucleares para la reacción estequiométrica nominal entre FeCl
3y etóxido de sodio : [19] [20]
Con compuestos organometálicos
El cloruro de hierro (III) en solución de éter oxida el metil litio LiCH
3para dar el primer tetracloroferrato de litio (III) LiFeCl de color amarillo verdoso claro
4solución y luego, con la adición adicional de metil litio, tetracloroferrato de litio (II) Li
2FeCl
4: [21] [22]
Los radicales metilo se combinan entre sí o reaccionan con otros componentes para dar principalmente etano C
2H
6y algo de metano CH
4.
Usos
Industrial
El cloruro de hierro (III) se utiliza en el tratamiento de aguas residuales y la producción de agua potable como coagulante y floculante. [23] En esta aplicación, FeCl
3en agua ligeramente básica reacciona con el ion hidróxido para formar un flóculo de hidróxido de hierro (III), o más precisamente formulado como FeO (OH)-
, que puede eliminar materiales suspendidos.
También se utiliza como agente de lixiviación en hidrometalurgia de cloruros, [24] por ejemplo en la producción de Si a partir de FeSi (proceso Silgrain). [25]
Otra aplicación importante del cloruro de hierro (III) es grabar cobre en una reacción redox de dos pasos a cloruro de cobre (I) y luego a cloruro de cobre (II) en la producción de placas de circuito impreso . [26]
El cloruro de hierro (III) se utiliza como catalizador para la reacción de etileno con cloro , formando dicloruro de etileno ( 1,2-dicloroetano ), un producto químico importante , que se utiliza principalmente para la producción industrial de cloruro de vinilo , el monómero para fabricar PVC. .
Uso de laboratorio
En el laboratorio, el cloruro de hierro (III) se emplea comúnmente como ácido de Lewis para catalizar reacciones como la cloración de compuestos aromáticos y la reacción de Friedel-Crafts de aromáticos. [ cita requerida ] Es menos poderoso que el cloruro de aluminio , pero en algunos casos esta suavidad conduce a rendimientos más altos, por ejemplo en la alquilación de benceno:
La prueba de cloruro férrico es una prueba colorimétrica tradicional para fenoles , que utiliza una solución de cloruro de hierro (III) al 1% que ha sido neutralizada con hidróxido de sodio hasta que se forma un ligero precipitado de FeO (OH). [27] La mezcla se filtra antes de su uso. La sustancia orgánica se disuelve en agua, metanol o etanol , luego se agrega la solución de cloruro de hierro (III) neutralizado; una coloración transitoria o permanente (generalmente púrpura, verde o azul) indica la presencia de un fenol o enol.
Esta reacción se aprovecha en la prueba de la mancha de Trinder , que se utiliza para indicar la presencia de salicilatos, particularmente ácido salicílico , que contiene un grupo OH fenólico.
Esta prueba se puede utilizar para detectar la presencia de ácido gamma-hidroxibutírico y gamma-butirolactona , [28] que hacen que se vuelva marrón rojizo.
Otros usos
- Se utiliza en forma anhidra como reactivo de secado en ciertas reacciones.
- Se utiliza para detectar la presencia de compuestos fenólicos en síntesis orgánica ; por ejemplo, examinar la pureza de la aspirina sintetizada .
- Se utiliza en el tratamiento de aguas y aguas residuales para precipitar fosfato como fosfato de hierro (III) .
- Utilizado en el tratamiento de aguas residuales para el control de olores.
- Utilizado por los coleccionistas de monedas estadounidenses para identificar las fechas de las monedas de cinco centavos de Buffalo que están tan gastadas que la fecha ya no es visible.
- Utilizado por herreros y artesanos en la soldadura de patrones para grabar el metal, dándole un efecto de contraste, para ver las capas de metal o las imperfecciones.
- Se utiliza para grabar el patrón widmanstatten en meteoritos de hierro .
- Necesario para el grabado de fotograbado placas para la impresión de imágenes fotográficas y de arte finas en huecograbado y para el grabado de huecograbado cilindros utilizados en la industria de la impresión.
- Se utiliza para fabricar placas de circuito impreso (PCB) grabando cobre.
- Se utiliza para quitar el revestimiento de aluminio de los espejos.
- Se utiliza para grabar dispositivos médicos complejos.
- Se utiliza en la práctica veterinaria para tratar el cultivo excesivo de las garras de un animal, particularmente cuando el cultivo excesivo produce sangrado.
- Reacciona con bromuro de ciclopentadienilmagnesio en una preparación de ferroceno , un complejo de metal-sándwich . [29]
- A veces se usa en una técnica de cocción de cerámica Raku , el hierro colorea una pieza de cerámica en tonos de rosa, marrón y naranja.
- Se utiliza para probar la resistencia a la corrosión por picaduras y grietas de aceros inoxidables y otras aleaciones .
- Se usa junto con NaI en acetonitrilo para reducir levemente las azidas orgánicas a aminas primarias. [30]
- Utilizado en un modelo de trombosis animal. [31]
- Utilizado en sistemas de almacenamiento de energía. [32]
- Históricamente se utilizó para hacer planos positivos directos. [33] [34]
- Componente de la solución de Carnoy modificada que se utiliza para el tratamiento quirúrgico del tumor odontogénico queratoquístico (KOT).
Seguridad
El cloruro de hierro (III) es dañino, altamente corrosivo y ácido. El material anhidro es un poderoso agente deshidratante.
Aunque los informes de intoxicación en humanos son raros, la ingestión de cloruro férrico puede provocar una morbilidad y mortalidad graves. El etiquetado y el almacenamiento inadecuados dan lugar a una ingestión accidental o un diagnóstico erróneo. El diagnóstico precoz es importante, especialmente en pacientes gravemente intoxicados.
Ocurrencia natural
La contraparte natural del FeCl 3 es el raro mineral molisita , generalmente relacionado con fumarolas volcánicas y de otro tipo. [35] [36]
El FeCl 3 también se produce como un aerosol de sal atmosférica por reacción entre el polvo rico en hierro y el ácido clorhídrico de la sal marina. Este aerosol de sal de hierro causa aproximadamente el 5% de la oxidación natural del metano y se cree que tiene una variedad de efectos refrescantes. [37]
Ver también
- Mancha de Verhoeff
Notas
- ^ Una clasificación alternativa de GHS del Comité Interministerial de GHS de Japón (2006) [7] señala la posibilidad de irritación del tracto respiratorio por FeCl
3 y difiere ligeramente en otros aspectos de la clasificación utilizada aquí.
Referencias
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