FERROCHLORIDE (FECL2): STRUCTUUR, GEBRUIK, EIGENSCHAPPEN - CHEMIE - 2025

Het ferrochloride is een anorganische vaste stof die wordt gevormd door een kation Fe ²⁺ en twee chloride-anionen Cl ^{- te} binden . De chemische formule is FeCl ₂ . Het heeft de neiging om water uit de omgeving op te nemen. Een van de hydraten is FeCl _{2 •} 4H ₂ O tetrahydraat, een groenachtige vaste stof.

Opgemerkt wordt dat het zeer oplosbaar in water en heeft de neiging om gemakkelijk oxideren in aanwezigheid van lucht, vormende ijzerchloride FeCl ₃ . Omdat het gemakkelijk oxideerbaar is en daarom als reductiemiddel kan werken, wordt het veel gebruikt in chemische en biologische onderzoekslaboratoria.

Ferrochloride-tetrahydraat FeCl _{2 •} 4H ₂ O vaste stof. Craven. Bron: Wikimedia Commons.

Ferrochloride heeft verschillende toepassingen, waaronder het opvalt om andere middelen te helpen bij de oxidatie van slib afkomstig van rioolwater of rioolwaterzuivering. Het wordt ook gebruikt in het proces van het bekleden van metalen met ijzer en heeft enkele toepassingen in de farmaceutische industrie.

Er is ook geëxperimenteerd met het gebruik van FeCl ₂ bij het terugwinnen van waardevolle metalen uit afgewerkte katalysatoren die in de uitlaatpijpen van benzine- of dieselvoertuigen worden aangetroffen.

Het wordt in de textielindustrie gebruikt om de kleuren in sommige soorten stof te fixeren.

Structuur

Ferrochloride bestaat uit een ferro Fe ²⁺ -ion ​​en twee Cl ^- chloride-ionen verbonden door ionische bindingen.

Ferrochloride FeCl ₂ waar de ionen waaruit het bestaat, worden waargenomen. Epop. Bron: Wikimedia Commons.

Het ferro-ion Fe ²⁺ heeft de volgende elektronische structuur:

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

waar kan worden gezien dat het twee elektronen verloor uit de 4s-schaal.

Deze configuratie is niet erg stabiel, en om deze reden heeft het de neiging te oxideren, dat wil zeggen, een ander elektron te verliezen, dit keer uit de 3d-laag, waardoor het Fe ³⁺ -ion ​​wordt gevormd .

Van zijn kant heeft het chloride-ion Cl ^- de volgende elektronische structuur:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

waar je kunt zien dat het een extra elektron in de 3p-schil heeft verworven en het voltooit. Deze configuratie is erg stabiel omdat alle elektronische lagen compleet zijn.

Nomenclatuur

- IJzerchloride

- IJzer (II) chloride

- IJzerdichloride

- Ferrochloride-tetrahydraat: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze tot lichtgroene vaste stof, kristallen.

Molecuulgewicht

126,75 g / mol

Smeltpunt

674 ºC

Kookpunt

1023 ºC

Specifiek gewicht

3.16 bij 25 ºC / 4 ºC

Oplosbaarheid

Zeer goed oplosbaar in water: 62,5 g / 100 ml bij 20 ºC. Oplosbaar in alcohol, aceton. Enigszins oplosbaar in benzeen. Vrijwel onoplosbaar in ether.

Andere eigenschappen

Watervrij FeCl ₂ is erg hygroscopisch. Het absorbeert gemakkelijk water uit de omgeving en vormt een verscheidenheid aan hydraten, vooral het tetrahydraat, waarin voor elk FeCl _2- molecuul 4 H ₂ O- moleculen eraan vastzitten (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

In aanwezigheid van lucht oxideert het langzaam tot FeCl ₃ . Dit betekent dat het Fe ²⁺ -ion gemakkelijk wordt geoxideerd tot het Fe ³⁺ -ion .

Bij verhitting in aanwezigheid van lucht vormt het snel ijzerchloride FeCl ₃ en ijzeroxide Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ is corrosief voor metalen en weefsels.

Het verkrijgen van

Het wordt verkregen door een overmaat ijzermetaal Fe te behandelen met een waterige oplossing van zoutzuur HCl bij hoge temperaturen.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Door de aanwezigheid van water bij deze methode wordt echter ferrochloride-tetrahydraat FeCl _{2 •} 4H ₂ O verkregen.

Om het watervrij te verkrijgen (zonder dat er water in de kristallen zit), hebben sommige onderzoekers ervoor gekozen om de reactie van ijzerpoeder met watervrij HCl (zonder water) in het oplosmiddel tetrahydrofuraan (THF) uit te voeren bij een temperatuur van 5 ºC.

Op deze manier wordt de verbinding FeCl _{2 •} 1,5THF verkregen, die bij verhitting tot 80-85 ºC onder vacuüm of in een stikstofatmosfeer (om de aanwezigheid van water te vermijden) watervrij FeCl ₂ produceert .

Toepassingen

Ferrochloride heeft verschillende toepassingen, meestal op basis van zijn reducerend vermogen, dat wil zeggen dat het gemakkelijk kan worden geoxideerd. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in verven en coatings, omdat het helpt om ze aan het oppervlak te bevestigen.

IJzer is een essentiële micronutriënt voor de gezondheid van mens en dier. Het is betrokken bij de eiwitsynthese, bij de ademhaling en bij de vermenigvuldiging van cellen.

Om deze reden wordt FeCl ₂ gebruikt in farmaceutische preparaten. Het Fe ²⁺ -ion als zodanig wordt beter opgenomen dan het Fe ³⁺ -ion in de darm.

Het wordt gebruikt voor de vervaardiging van FeCl ₃ . Het wordt gebruikt in de metallurgie, in ijzeren bekledingsbaden, om een ​​meer ductiele afzetting te verkrijgen.

Hier zijn andere aanbevolen toepassingen.

Bij het kleuren van stoffen

FeCl ₂ wordt gebruikt als beits- of kleurstoffixeermiddel in sommige soorten stof. De bijtende stof reageert chemisch en bindt gelijktijdig aan de kleurstof en de stof, waardoor er een onoplosbare verbinding op wordt gevormd.

Op deze manier blijft de kleurstof aan de stof vastzitten en wordt de kleur intenser.

Met ferrochloride FeCl ₂ kunnen kleuren zich op textiel hechten. gina pina. Bron: Wikimedia Commons.

Bij afvalwaterzuivering

FeCl ₂ wordt gebruikt in riool- of afvalwaterzuiveringsinstallaties (rioolwater).

In deze toepassing neemt ferrochloride deel aan de oxidatie van het slib, via een proces dat Fenton-oxidatie wordt genoemd. Deze oxidatie veroorzaakt het scheuren van de slibvlokken en laat het water vrij dat er sterk aan gebonden is.

Gedeelte van een rioolwaterzuiveringsinstallatie waar het slib kan worden waargenomen. Soms wordt dit behandeld met ferrochloride FeCl ₂ zodat het gemakkelijker van het water kan worden gescheiden. Evelyn Simak / Riolering werkt ten noorden van Dickleburgh. Bron: Wikimedia Commons.

Het slib kan vervolgens worden gedroogd en op een milieuvriendelijke manier worden afgevoerd. Het gebruik van ferrochloride helpt om de kosten van het proces te verlagen.

Recent is ook voorgesteld het te gebruiken om de vorming van waterstofsulfidegas of waterstofsulfide in genoemd rioolwater te verminderen.

Op deze manier zou de corrosie die door dit gas wordt geproduceerd en ook onaangename geuren worden verminderd.

In chemische studies

Vanwege zijn reducerende eigenschappen (het tegenovergestelde van oxidatiemiddel), wordt FeCl ₂ veel gebruikt in verschillende onderzoeken in scheikunde, natuurkunde en technische laboratoria.

Bepaalde wetenschappers gebruikten ferrochloridedampen om waardevolle metalen zoals platina, palladium en rhodium te extraheren uit gebruikte katalysatoren in benzine- of dieselvoertuigen.

Deze katalysatoren worden gebruikt om gassen te verwijderen die schadelijk zijn voor mens en milieu. Ze bevinden zich in de uitlaatpijp van auto's en vrachtwagens die op benzine of diesel rijden.

Uitlaatpijp van een voertuig waar een volumineuzer gedeelte wordt waargenomen, waar de katalysator zich bevindt om schadelijke gassen om te zetten in vriendelijke gassen met de omgeving. Ahanix1989 op Engelse Wikipedia. Bron: Wikimedia Commons.

Na een bepaalde tijd verslijt de katalysator van het voertuig en verliest hij zijn effectiviteit en moet deze worden vervangen. De gebruikte katalysator wordt weggegooid en er worden inspanningen geleverd om de waardevolle metalen die erin zitten terug te winnen.

Keramisch rooster van de katalysator waar de sporen van waardevolle metalen worden teruggewonnen met FeCl ₂ . Global-Kat Recycling. Bron: Wikimedia Commons.

Volgens de onderzoekers vormden deze metalen met het ijzer uit ferrochloride magnetische legeringen.

De legeringen kunnen worden geëxtraheerd met magneten en vervolgens kunnen de waardevolle metalen worden teruggewonnen met bekende methoden.

In biochemische studies

Omdat het het Fe ²⁺ kation heeft , dat een belangrijke micronutriënt is bij mensen en sommige dieren, wordt FeCl ₂ gebruikt in biochemische en medische studies.

Bepaalde onderzoeken hebben aangetoond dat ferrochloride de fungicide werking van koud argonplasma verbetert.

Koud plasma is een technologie die wordt gebruikt voor de sterilisatie van medische oppervlakken en instrumenten. Het is gebaseerd op de vorming van hydroxylradicalen OH · uit de vochtigheid van de omgeving. Deze radicalen reageren met de celwand van het micro-organisme en veroorzaken de dood ervan.

In dit onderzoek verbeterde FeCl ₂ het effect van koud plasma en versnelde het de eliminatie van een schimmel die resistent was tegen andere desinfectiemethoden.

Sommige wetenschappers ontdekten dat het gebruik van FeCl _{2 het} mogelijk maakt om de opbrengst van de reacties om glucose te verkrijgen uit suikerrietbagasse te verhogen.

In dit geval, aangezien Fe ²⁺ een essentieel micro-element is voor de menselijke gezondheid, zou de aanwezigheid ervan in sporen in het product geen invloed hebben op mensen.

Referenties

1. Fukuda, S. et al. (2019). Ferrochloride en ferrosulfaat verbeteren de fungicide werkzaamheid van koud atmosferisch argonplasma op gemelaniseerde Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Opgehaald van ncbi.clm.nih.gov.
2. Ismal, OE en Yildirim, L. (2019). Metaalbeitsmiddelen en biomordanten. In de impact en vooruitzichten van groene chemie voor textieltechnologie. Hoofdstuk 3, pp.57-82. Opgehaald van sciencedirect.com.
3. Zhang, W. et al .; (2019). Co-katalyse van magnesiumchloride en ferrochloride voor xylo-oligosacchariden en glucoseproductie uit suikerrietbagasse. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
4. Zhou, X. et al. (2015). De rol van inheems ijzer bij het verbeteren van de ontwaterbaarheid van slib door middel van peroxidatie. Wetenschappelijke rapporten 5: 7516. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. et al. (2019). Waterstofsulfidebeheersing in riolen door de reactie met zuurstof te katalyseren. Wetenschap van de totale omgeving 689 (2019) 1192-1200. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
6. Taninouchi, Y. en Okabe, TH (2018). Terugwinning van metalen uit de platinagroep uit gebruikte katalysatoren met behulp van ijzerchloride-dampbehandeling. Metall en Materi Trans B (2018) 49: 1781. Opgehaald van link.springer.com.
7. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Ferrochloride. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977). IJzer (0) oxidatie door waterstofchloride in tetrahydrofuraan: een eenvoudige manier om watervrij ijzer (II) chloride te verkrijgen. Inorganic Chemistry, deel 16, nr. 7, 1977. Hersteld van pubs.acs.org.
9. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.