MELNAIS HLORĪDS (FECL2): STRUKTŪRA, LIETOJUMI, ĪPAŠĪBAS - ĶĪMIJA - 2025

Dzelzs hlorīds ir neorganisks ciets ar līmvielu katjonu Fe veidojas ²⁺ un divas hlorīda anjoni Cl ^- . Tās ķīmiskā formula ir FeCl ₂ . Tam ir tendence absorbēt ūdeni no apkārtējās vides. Viens no tā hidrātiem ir FeCl _{2 •} 4H ₂ O tetrahidrāts, kas ir zaļgani cieta viela.

Jāatzīmē, ka tas labi šķīst ūdenī un tam ir tendence viegli oksidēties gaisa klātbūtnē, veidojot dzelzs hlorīdu FeCl ₃ . Tā kā tas ir viegli oksidējams un tāpēc spēj darboties kā reducētājs, to plaši izmanto ķīmiskās un bioloģiskās pētniecības laboratorijās.

Melnā hlorīda tetrahidrāta FeCl _{2 •} 4H ₂ O cieta viela. Craven. Avots: Wikimedia Commons.

Dzelzs hlorīdam ir vairāki pielietojumi, starp kuriem tas izceļas ar palīdzību citiem aģentiem notekūdeņu vai notekūdeņu attīrīšanā iegūto dūņu oksidēšanā. To izmanto arī metālu pārklāšanai ar dzelzi, un to var izmantot farmācijas rūpniecībā.

FeCl _{2 izmantošana} ir arī eksperimentēta , atgūstot vērtīgos metālus no izlietotiem katalizatoriem, kas atrodami benzīna vai ar dīzeļdegvielu darbināmu transportlīdzekļu izplūdes caurulēs.

To izmanto tekstilrūpniecībā, lai noteiktu dažu audumu veidus.

Uzbūve

Melno hlorīdu veido melnais Fe ²⁺ jons un divi Cl ^- hlorīda joni, kas saistīti ar jonu saitēm.

Melnais hlorīds FeCl _2, kur novēro jonus, kas veido to. Epop. Avots: Wikimedia Commons.

Melnā jona Fe ²⁺ elektroniska struktūra ir šāda:

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

kur redzams, ka tas zaudēja divus elektronus no 4s apvalka.

Šī konfigurācija nav ļoti stabila, un šī iemesla dēļ tai ir tendence oksidēties, tas ir, zaudēt vēl vienu elektronu, šoreiz no 3d slāņa, veidojot Fe ³⁺ jonu .

Savukārt, hlorìda ion Cl ^- ir šāda elektroniskā struktūra:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

kur var redzēt, ka tas ieguva papildu elektronu 3p apvalkā, to pabeidzot. Šī konfigurācija ir ļoti stabila, jo visi elektroniskie slāņi ir pilnīgi.

Nomenklatūra

- melnais hlorīds

- dzelzs (II) hlorīds

- dzelzs dihlorīds

- melnā hlorīda tetrahidrāts: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Bezkrāsaini vai gaiši zaļi, kristāli.

Molekulārais svars

126,75 g / mol

Kušanas punkts

674 ºC

Vārīšanās punkts

1023 ºC

Īpatnējais svars

3.16 pie 25 ºC / 4 ºC

Šķīdība

Ļoti labi šķīst ūdenī: 62,5 g / 100 ml pie 20 ºC. Šķīst spirtā, acetonā. Nedaudz šķīst benzolā. Ēterī praktiski nešķīst.

Citas īpašības

Bezūdens FeCl ₂ ir ļoti higroskopisks. Tas viegli absorbē ūdeni no apkārtējās vides, veidojot dažādus hidrātus, īpaši tetrahidrātu, kurā katrai FeCl ₂ molekulai ir pievienotas 4 H ₂ O molekulas (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

Gaisa klātbūtnē tas lēnām oksidējas līdz FeCl ₃ . Tas nozīmē, ka Fe ²⁺ jons tiek viegli oksidēts par Fe ³⁺ jonu .

Ja karsē gaisa klātbūtnē, tas ātri veido dzelzs hlorīdu FeCl ₃ un dzelzs oksīdu Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ ir kodīgs metāliem un audumiem.

Iegūšana

To iegūst, apstrādājot lieko dzelzs metāla Fe daudzumu ar sālsskābes HCl ūdens šķīdumu augstā temperatūrā.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Tomēr ūdens klātbūtnes dēļ ar šo metodi iegūst melnā hlorīda tetrahidrātu FeCl _{2 •} 4H ₂ O.

Lai iegūtu to bezūdens (bez kristālos iestrādāta ūdens), daži pētnieki ir izvēlējušies veikt dzelzs pulvera reakciju ar bezūdens HCl (bez ūdens) šķīdinātājā tetrahidrofurānā (THF) 5 ° C temperatūrā.

Tādā veidā, ka savienojums FeCl _{2 •} 1,5THF iegūst, kurš, kad uzkarsēts līdz 80-85 ° C temperatūrā vakuumā vai slāpekļa atmosfērā (lai izvairītos no ūdens klātbūtne) ražo bezūdens FeCl ₂ .

Lietojumprogrammas

Dzelzs hlorīdam ir dažādi pielietojumi, kas galvenokārt balstās uz tā reducēšanas spēju, tas ir, to var viegli oksidēt. To izmanto, piemēram, krāsās un pārklājumos, jo tas palīdz tos piestiprināt pie virsmas.

Dzelzs ir būtisks mikroelements cilvēku un dažu dzīvnieku veselībai. Tas ir iesaistīts olbaltumvielu sintēzē, elpošanā un šūnu pavairošanā.

Šī iemesla dēļ FeCl ₂ tiek izmantots farmaceitiskos preparātos. Fe ²⁺ jons kā tāds ir labāk absorbēts nekā Fe ³⁺ jons zarnās.

To izmanto FeCl _{3 ražošanai} . To izmanto metalurģijā, dzelzs pārklājuma vannās, lai nodrošinātu kaļamāku nogulsni.

Šeit ir minēti citi ieteiktie lietojumi.

Audumu krāsošanā

Dažos auduma veidos FeCl ₂ izmanto kā kodinātāju vai krāsvielu. Kodinātājs ķīmiski reaģē un vienlaikus saistās ar krāsvielu un audumu, veidojot uz tā nešķīstošu savienojumu.

Tādā veidā krāsviela paliek piestiprināta pie auduma un tās krāsa pastiprinās.

Melnais hlorīds FeCl ₂ ļauj krāsām nostiprināties uz audumiem. gina pina. Avots: Wikimedia Commons.

Notekūdeņu attīrīšanā

FeCl ₂ izmanto notekūdeņu vai notekūdeņu attīrīšanas iekārtās (kanalizācijas ūdenī).

Šajā pieteikumā dzelzs hlorīds piedalās dūņu oksidēšanā, izmantojot procesu, ko sauc par Fentona oksidāciju. Šī oksidācija izraisa dubļu floku plīsumu un ļauj atbrīvot ūdeni, kas ar to ir cieši saistīts.

Notekūdeņu attīrīšanas iekārtas sekcija, kur var novērot dūņas. Dažreiz to apstrādā ar melno hlorīdu FeCl _2, lai to būtu vieglāk atdalīt no ūdens. Evelyn Simak / Notekūdeņi darbojas uz ziemeļiem no Dickleburgh. Avots: Wikimedia Commons.

Pēc tam dūņas var nožūt un apglabāt videi draudzīgā veidā. Dzelzs hlorīda izmantošana palīdz samazināt procesa izmaksas.

Nesen tika ierosināts to izmantot arī, lai samazinātu gāzveida sulfīda vai sērūdeņraža veidošanos minētajos notekūdeņu ūdeņos.

Tādā veidā tiktu samazināta šīs gāzes radītā korozija un arī nepatīkamās smakas.

Ķīmiskajos pētījumos

Pateicoties reducējošajām īpašībām (oksidācijas pretstatam), FeCl ₂ tiek plaši izmantots dažādos pētījumos ķīmijas, fizikas un inženierzinātņu laboratorijās.

Daži zinātnieki izmantoja melnā hlorīda tvaikus, lai no izlietotajiem katalizatoriem benzīna vai ar dīzeļdegvielu darbinātos katalizatoros iegūtu vērtīgus metālus, piemēram, platīnu, pallādiju un rodiju.

Šie katalizatori tiek izmantoti, lai noņemtu cilvēkiem un videi kaitīgas gāzes. Tie atrodas automašīnu un kravas automašīnu, kas darbojas ar benzīnu vai dīzeļdegvielu, izpūtējā.

Transportlīdzekļa izplūdes caurule, kurā novērota apjomīgāka sadaļa, kurā atrodas katalizators, lai kaitīgās gāzes pārveidotu par videi draudzīgām gāzēm. Ahanix1989 angļu Vikipēdijā. Avots: Wikimedia Commons.

Pēc noteikta laika transportlīdzekļa katalītiskais neitralizators nolietojas un zaudē savu efektivitāti, un tas ir jānomaina. Izlietotais katalizators tiek izmests, un tiek mēģināts atgūt tajā esošos vērtīgos metālus.

Katalizatora keramikas režģis, kurā atrodas vērtīgo metālu pēdas, kas atgūstami ar FeCl ₂ . Global-Kat pārstrāde. Avots: Wikimedia Commons.

Pēc pētnieku domām, ar dzelzi no melnā hlorīda šie metāli veidoja magnētiskos sakausējumus.

Sakausējumus var iegūt ar magnētiem un pēc tam ar zināmām metodēm atgūt vērtīgos metālus.

Bioķīmiskajos pētījumos

Tā kā tam ir Fe ²⁺ katjons , kas ir svarīgs mikroelements cilvēkiem un dažiem dzīvniekiem, FeCl ₂ izmanto bioķīmiskajos un medicīniskajos pētījumos.

Daži pētījumi ir parādījuši, ka dzelzs hlorīds uzlabo aukstā argona plazmas fungicīdu efektivitāti.

Aukstā plazma ir tehnoloģija, ko izmanto medicīnisko virsmu un instrumentu sterilizēšanai. Tā pamatā ir hidroksilgrupu OH · veidošanās no apkārtējās vides mitruma. Šie radikāļi reaģē ar mikroorganisma šūnu sienu un izraisa tā nāvi.

Šajā izmeklēšanā FeCl ₂ uzlaboja aukstās plazmas iedarbību un paātrināja sēnītes, kas izturīga pret citām dezinfekcijas metodēm, izvadīšanu.

Daži zinātnieki atklāja, ka FeCl _{2 izmantošana} ļauj palielināt ražu reakcijās, lai iegūtu glikozi, sākot no cukurniedru pīķa.

Šajā gadījumā, tā kā Fe ^{2+ ir} būtisks mikroelements cilvēku veselībai, tā klātbūtne produkta paliekās neietekmētu cilvēku.

Atsauces

1. Fukuda, S. et al. (2019. gads). Melnais hlorīds un melnais sulfāts uzlabo aukstās atmosfēras argona plazmas fungicīdu efektivitāti uz melanizētajiem Aureobasidium pullulans. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Atgūts no ncbi.clm.nih.gov.
2. Ismal, OE un Yildirim, L. (2019). Metāla kodinātāji un biomordanti. In Zaļās ķīmijas ietekme un perspektīvas tekstilizstrādājumu tehnoloģijā. 3. nodaļa, 57.-82.lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. Džan, W. et al. (2019. gads). Magnija hlorīda un melnā hlorīda kokatalīze ksilo-oligosaharīdu iegūšanai un glikozes ražošanai no cukurniedru cukurniedrēm. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
4. Džou, X. et al. (2015). Vietējā dzelzs loma dūņu atūdeņošanas uzlabošanā ar peroksidācijas palīdzību. Zinātniskie ziņojumi 5: 7516. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. et al. (2019. gads). Sērūdeņraža kontrole kanalizācijā, katalizējot reakciju ar skābekli. Zinātne par kopējo vidi 689 (2019) 1192-1200. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
6. Taninouchi, Y. un Okabe, TH (2018). Platīna grupas metālu atgūšana no izlietotajiem katalizatoriem, izmantojot apstrādi ar dzelzs hlorīda tvaiku. Metāls un Materi Trans B (2018) 49: 1781. Atgūts no saites.springer.com.
7. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Melnais hlorīds. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977). Dzelzs (0) oksidēšana ar ūdeņraža hlorīdu tetrahidrofurānā: vienkāršs veids, kā iegūt bezūdens dzelzs (II) hlorīdu. Neorganiskā ķīmija, 16. sēj., Nr. 7, 1977. Atkopts no pubs.acs.org.
9. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.