Целый ряд свойств, которыми обладает хлорид железа благодаря своему химическому составу, делает это вещество незаменимым в промышленности. Так, хлорное железо используется в радиоэлектронике для потравы плат; в пищевой промышленности участвует в процессе пивоварения и выпечки хлебобулочных изделий; входит в состав реактивов, которые используются при печати фотографий; в текстильной промышленности участвует в производстве тканей; при помощи хлорного железа очищают воду в промышленных масштабах; хлорид железа является важным элементом в металлургической и химической промышленности.
Кроме этого, хлорное железо необходимо человеку для нормальной жизнедеятельности организма. Оно помогает организму восполнить нехватку железа, связанную с потерей крови или при нарушении усвояемости железа. Поскольку нехватка хлорного железа может негативно отразиться на работе организма, в фармакологии существует множество препаратов, в состав которых входит FeCl₃.
Способы получения
Существует несколько способов получения трихлорида железа. Так, хлорид железа в результате взаимодействия одновалентного железа с чистым хлором: 2Fe + 3Cl2 = FeCl₃.
Кроме того, хлорид железа можно получить путем окисления двухвалентного хлорида железа хлором: 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl₃.
Также хлорид железа получается в процессе окисления хлорида железа (II) сернистым газом. В этом случае происходит более сложная химическая реакция: 4FeCl2 + SO2 + 4HCl = 4FeCl3 + S + 2H2O.
В домашних условиях можно провести несколько интересных экспериментов, в ходе которых удастся получить хлорид железа.
Эксперимент 1.
Потребуется сильно проржавевшая железная стружка (подойдет обычная ржавчина со старой трубы) и раствор соляной кислоты в пропорциях 1:3. Железо необходимо положить в стеклянную емкость и залить соляной кислотой. Поскольку химическая реакция в данном случае протекает достаточно медленно, придется подождать несколько дней. Когда реактив приобретет характерных желто-коричневый оттенок, жидкость из емкости сливается, а полученный осадок фильтруется.Эксперимент 2.
В стеклянной емкости в пропорциях 2:2:6 смешать 30-процентный раствор перекиси водорода, соляную кислоту и воду. В результате химической реакции образуется раствор хлорида железа.Эксперимент 3.
Хлорид железа также можно получить в результате реакции соляной кислоты и оксида железа Fe2O3. Для этого соляная кислота помещается в стеклянную емкость. Осторожно, маленькими порциями в нее добавляется оксид железа (железный сурик).Важно помнить, что соляная кислота очень токсична и при попадании на кожу вызывает серьезные ожоги. Кроме того, в ходе химических реакций выделяются пары железа, которые могут вызвать поражения дыхательных и зрительных органов. Резиновые перчатки, защитная маска и очки помогут предотвратить эти негативные последствия.
Качественные реакции на железо (III)
Ионыжелеза (III ) в растворе можно определить с помощью качественных реакций. Проведем некоторые из них. Возьмем для опыта раствор хлорида железа (III ).
1. III )– реакция со щелочью.
Если в растворе есть ионы железа (III ), образуется гидроксид железа (III ) Fe(OH) 3 . Основание нерастворимо в воде и бурого цвета. (Гидроксид железа (II ) Fe(OH) 2 . – также нерастворим, но серо-зеленого цвета). Бурый осадок указывает на присутствие в исходном растворе ионов железа (III ).
FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓+ 3 NaCl
2. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с желтой кровяной солью.
Желтая кровяная соль – это гексацианоферраткалия K 4 [ Fe ( CN ) 6 ]. (Для определения железа (II ) используют красную кровяную соль K 3 [ Fe ( CN ) 6 ]). К порции раствора хлорида железаприльемраствор желтой кровяной соли. Синий осадок берлинской лазури* показывает на присутствие в исходном растворе ионов трехвалентного железа.
3 К 4 +4 FeCl 3 = K Fe ) ↓ + 12 KCl
3. Качественная реакция на ион железа ( III ) – реакция с роданидом калия.
Вначале разбавляем испытуемый раствор – иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III ) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это ‑ роданид железа (III ). Роданид от греческого "родеос" - красный.
FeCl 3 + 3 К CNS = Fe ( CNS ) 3 + 3 KCl
Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокаленс бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.
Оборудование: колбы, пипетка.
Техника безопасности . Соблюдать правила обращения с растворами щелочей и растворами гексацианоферратов. Не допускать контакта растворов гексацианоферратов с концентрированными кислотами.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Внимание! Сам я тот способ не опробовал, просто прочитал о нём в какой-то книжке!
Для изготовления хлорного железа нужно взять железные опилки или тонкие пластины и залить их раствором соляной кислоты (HCl).
Опилки оставляются на несколько дней в открытой ёмкости. Через несколько дней раствор позеленеет.
После этого получившийся раствор сливают и черз некоторое время он готов к "работе"!
P.S. 13 июля 2007 года мы получили письмо от уважаемого Владимира Сырова, в котором он написал следующее:
Десятилетиями уже кочует по радиолюбительской литературе байка о возможности изготовления хлорного железа в домашних условиях. Вот и на этом сайте есть такое (см. выше).
Неизвестный автор честно говорит "сам я этот способ не пробовал". Но, по-видимому, не пробовал этот способ НИКТО из тех, кто когда-либо об этом писал!!! А Ваш покорный слуга пробовал в 90-х годах, и результаты такие, что лучше даже и не пытаться делать это.
Железо может быть как трех, так и двухвалентным. При соединении с хлором получаются две формулы - "феррум хлор два" и "феррум хлор три". Первое - кристаллы зеленого цвета, второе - желто-коричневого. Для травления медных печатных плат пригоден только хлорид трехвалентного железа, "феррум хлор два" не работает - установлено на опыте. Или по крайней мере плохо работает. А при описываемом кустарном способе (залить железные опилки соляной кислотой) по каким-то законам химии получается именно "феррум хлор два". В некоторых более подробных публикациях на данную тему этот факт вроде бы учитывается - пишут что-то типа "если у вас получится зеленоватый
раствор - дайте ему постоять на открытом воздухе, чтобы он стал желтовато-бурым". На опыте проверено - не получается! Стояло и неделями и месяцами... Какая-то незначительная часть двухвалентного железа доокисляется до трехвалентного, но и не более того.
Пробовал нагревать раствор, выпаривать-высушивать и оставлять на воздухе зеленоватые кристаллы.... Доокислять путем пропускания через раствор сначала кислорода, а затем и хлора.... Все бесполезно! Чуть не отравился сам и не отравил окружающих, а практически значимого результата, заметного выхода "феррум хлор три" так и не получил!
Прошу обратить внимание на то, что мы тут имеем дело с ядами! Соляная кислота есть раствор газа "аш-хлор" в воде. Она "газит", то есть "аш-хлор" из нее испаряется. Этот газ, соединяясь с водой на слизистых оболочках органов дыхания (носа, рта, трахеи и бронхов, легких) - превращается в ту же соляную кислоту! Хлор который мне удалось получить в достаточных количествах, вообще конкретный яд. Стоит подумать о том, что здоровье дороже! В настоящее время в любом крупном городе нет проблем купить хлорное железо где-нибудь на радиорынке и не мучаться с его изготовлением. Как оказалось, в промышленности хлорное (не хлористое!) железо получают совсем иным способом - сжиганием железа в атмосфере хлора. Само собой понятно, что этот способ едва ли реализуем в домашних условиях.
Даже при наличии готового хлорного железа советовал бы соблюдать осторожность - травить где-нибудь под воздушной тягой, на балконе, где-нибудь в гараже.... Чтобы поберечь здоровье не только свое, но и ближних домочадцев. Не говоря уже о свинце, который входит в состав оловянно-свинцового припоя. Совсем незначительные количества паров
свинца, попадая в организм, вызывают со временем хроническое отравление, различные болезни, в том числе разрушение зубов.... Не зря на производстве существуют очень строгие инструкции по устройству вытяжной вентиляции. Но дома, в быту, радиолюбители очень часто этим пренебрегают, а зря. На самом деле этого свинца достаточно совсем
немного. Только последствия наступают не сразу... И в хлоридах тоже хорошего мало...
Вот и автор публикации (цитируя кого-то) пишет: "через некоторое время раствор позеленеет". Это будет хлорид двухвалентного железа, а не то, что надо было получить. А насчет того, что "через некоторое время" все же будет готов к работе.... Увы. Если не верите - попробуйте проверить сами! И только тогда можно писать рецепт, когда он
лично проверен на опыте. С чужих слов писать не стоит.
РАЗДЕЛ II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
8.
Металлические элементы и их соединения. Металлы
8.5. Ферум
8.5.2. Соединения Железа ( III )
Ферум(ІІІ) оксид Fe 2 О 3 - самая устойчивая естественная спорка Железа, порошок бурого цвета, имеет атомные кристаллические решетки, в воде не растворяется. Ферум(ІІІ) оксид проявляет слабые амфотерные свойства (с преобладанием основных) - легко реагирует с кислотами:
Проявляет слабые кислотные свойства сплава при со щелочами и карбонатами щелочных металлических элементов:
Натрий феррит, образовавшийся в водном растворе полностью разлагается водой (гидролизует):
Восстановители восстанавливают железо(III) оксид к железу:
Добыча феррум(ІІІ) оксида Ферум(ІІІ) оксид получают термическим разложением ферум(ІІІ) гидроксида или феррум(III) нитрата:
Его также получают во время обжига пирита FeS 2 :
Феррум(III) гидроксид Fe (OH ) 3 1 - нерастворимое в воде вещество бурого цвета со слабыми амфотерными свойствами (с преобладанием основных):
Реакции с концентрированными растворами щелочей протекают лишь при длительном нагревании. При этом образуется устойчивый гідроксокомплекс K 3 [ Fe (OH ) 6 ]:
Добыча феррум(ІІІ) гидроксида
Феррум(III) гидроксид получают из растворимых в воде солей Железа(III) при их взаимодействии с щелочами:
Соли Железа(III), образованные сильными кислотами, хорошо растворяются в воде, могут образовывать кристаллогидраты: Fe (N О 3 ) 3 · 9Н 2 O, Fe 2 (S O 4 ) 3 · 9Н 2 О, FeCl 3 · 6Н 2 О. Соли Fe 3+ гидролизуют по катиона:
Соединения Железа(III) проявляют окислительные свойства, а потому при взаимодействии с восстановителями Fe 3+ превращается в Fe 2+ :
Качественные реакции на ион Fe 3+ :
1. Реактив - калий гексаціаноферат(II) (желтая кровяная соль). Образуется темно-синий осадок - берлинская лазурь:
2. Реактив - калий (или аммоний) тиоцианат. Образуется феррум(III) тиоцианат кроваво-красного цвета:
Использование железа и соединений Железа
Черная металлургия (производство железа и его сплавов) составляет 90 % мировой металлургии. Черная металлургия является основой развития многих отраслей производства: машиностроение уходит треть черного металла, на строительство (как конструкционный материал, для изготовления железобетона) - четверть; значительную часть используют также в транспорте.
Сплавы на основе железа (ферромагнитные) применяют в электротехнике в производстве трансформаторов и электродвигателей.
Ферум(ІІ) оксид FeO является одним из компонентов керамики, пигмент для красок и термостойкой эмали.
Ферум(ІІІ) оксид Fe 2 О 3 используют как минеральную краску охру.
Магнетит Fe 3 О 4 применяют в производстве жестких дисков, а ультрадисперсний порошок - как тонер в черно-белых лазерных принтерах.
Железный купорос (железо(II) сульфат гептагидрат) FeS В 4 · 7Н 2 О используют для борьбы с вредителями растений, при производстве минеральных красок, в строительстве.
Феррум(III) хлорид применяют для очистки воды, как протраву при крашении тканей, в радиотехнике для протравливания печатных плат, в органическом синтезе - как катализатор.
Водные растворы FeCl 2 , FeCl 3 , FeS В 4 используют как коагулянты, чтобы очистить воду для промышленных предприятий.
Феррум(III) нитрат нонагідрат Fe (N О 3 ) 3 · 9Н 2 В применяют как протраву в процессе окрашивания тканей.
1 Как и в случае с Fe 3 О 4 , вещества с формулой Fe (OH ) 3 не существует. При попытке ее получения образуется Fe 2 O 3 · n Н 2 O или FeO (OH ) - феррум(III) метагідроксид.
