氯化鐵

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引言

氯化鐵是一種無機化學物質，化學式為$\mathrm{FeCl_{3}}$，具有廣泛的工業、醫學和實驗室應用。它的IUPAC名稱是三氯化鐵或鐵(III)氯化物。它是一種危險物質，具有很強的腐蝕性和酸性。無水物質是一種有效的脫水劑。雖然人類中毒並不常見，但攝入$\mathrm{FeCl_{3}}$會導致嚴重的疾病，甚至死亡。儘管氯是非金屬，鐵是金屬，但它是一種共價配合物。由於氯的電負性比鐵強，所以在$\mathrm{FeCl_{3}}$中，它吸引共享電子對，而鐵則帶部分正電荷。

什麼是氯化鐵？

它是一種無機化學物質，由氧化態為+3的鐵組成。這種化合物通常被稱為水鐵礦，是一種顏色從橙色到棕黑色的固體。它的化學式為$\mathrm{FeCl_{3}}$。通常情況下，$\mathrm{FeCl_{3}}$在水中溶解度很低。$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液無色或淺棕色。$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液會腐蝕人體組織和其他金屬。這種不可燃的$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液用於汙水處理和水淨化。

氯化鐵的性質

氯化鐵的物理和化學性質如下。

物理性質

• 無水$\mathrm{FeCl_{3}}$由透過兩個配位氯配體連線在一起的八面體中心組成。

• 反射光的晶體是深綠色，而透射光的晶體是紫紅色。

• 與化合物的無水形式相比，水溶液通常是無色或黃色的。

• 這種化合物在諸如乙醚和甲醇等有機溶劑中非常易溶。乙酸乙酯不能溶解它。

• 與水混合時會放出熱量，表明該過程是放熱的。當$\mathrm{FeCl_{3}}$溶解在水中時，會形成酸性混合物。

性質	數值
氯化鐵	$\mathrm{FeCl_{3}}$
分子量	162.204 𝑔/𝑚𝑜𝑙 (無水)
密度	2.90 𝑔/𝑐𝑚3 (無水)
熔點 (M.P.)	307.6°C
沸點 (B.P.)	316°C
氣味	微弱的HCl氣味
顏色	橙色至棕黑色

化學性質

$\mathrm{FeCl_{3}}$-水反應

$\mathrm{FeCl_{3}}$與水的反應是放熱的，這意味著會產生熱量。此反應會產生強酸性溶液。

氯化鐵加熱

當$\mathrm{FeCl_{3}}$加熱到350 ℃時，會形成一種獨特的鐵化合物，稱為氯氧化鐵。

氯化鐵與羧酸根陰離子的反應

該化合物與羧酸根陰離子或草酸根快速反應，形成酒石酸鹽和檸檬酸鹽等鹽類化合物。

$\mathrm{FeCl_{3}}$與鹼金屬醇鹽的反應

當該化合物與鹼金屬醇鹽反應時，會形成醇鹽鐵化合物。這些配合物可能是二聚體或三聚體。

氯化鐵-氯苯反應

當該化合物與氯苯反應時，會形成一種二取代化合物，稱為二氯苯。此過程會產生鹽酸和氯化亞鐵作為副產物。

$$\mathrm{2FeCl_{3}\:+\:c_{6}H_{5}Cl\:\rightarrow\:2FeCl_{2}\:+\:C_{6}H_{5}CL_{2}\:+\:HCl}$$

$\mathrm{FeCl_{3}}$與有機金屬化合物的反應

該化合物與有機金屬配合物（如甲基鋰）反應。在醚的存在下，$\mathrm{FeCl_{3}}$與甲基鋰結合形成四氯鐵酸鋰(III)，這是一種黃綠色的配合物。在過量甲基鋰的存在下，反應繼續進行併產生四氯鐵酸鋰(II)。

$$\mathrm{2FeCl_{3}\:+\:LiCH_{3}\:\rightarrow\:FeCl_{3}\:+\:LiFeCl_{4}\:+\:CH_{3}}$$

氯化鐵的氧化還原反應

由於該化合物是一種中等強度的氧化劑，因此它參與各種氧化還原反應。

• 當氯化鐵氧化CuCl時，會形成CuCl₂。

• 透過氯化鐵和鐵的歧化反應形成氯化亞鐵。

氯化鐵的製備

• 鐵和氯的反應。

$$\mathrm{2Fe\:+\:3Cl_{2}\:\rightarrow\:2FeCl_{3}}$$

• 鐵礦石與HCl的反應

$$\mathrm{Fe_{3}O_{4}\:+*\:8HCl\:\rightarrow\:FeCl_{2}\:+\:2FeCl_{3}\:+\:4H_{2}O}$$

• 氯化亞鐵-氯反應

$$\mathrm{2FeCl_{2}\:+\:Cl_{2}\:\rightarrow\:2FeCl_{3}}$$

• 氧氣-氯化亞鐵反應

$$\mathrm{4FeCl_{2}\:+\:O_{2}\:+\:4HCl\:\rightarrow\:4FeCl_{3}\:+\:2H_{2}O}$$

氯化鐵試驗

此試驗用於檢驗特定樣品中是否存在酚。亞磺酸、烯醇、肟和異羥肟酸會產生陽性反應。可以使用Folin-Ciocalteu試劑測定樣品中酚的含量。

• 將物質溶解在水和乙醇溶液中。

• 加入幾滴稀氯化鐵。

• 如果物質的顏色變為紅色、綠色、紫色或藍色，則表明存在酚。

• 如果物質不溶於水，則將其溶解在少量吡啶$\mathrm{(C_{5}H_{5}N)}$的二氯甲烷$\mathrm{(CH_{2}Cl_{2})}$中。

氯化鐵的應用

• 它用於汙水處理和水淨化。

• 許多有機過程使用$\mathrm{FeCl_{3}}$作為催化劑。弗裡德爾-克拉夫茨烷基化和芳香族化合物氯化是兩個例子。

• 在酚的比色測定中，使用氯化鐵。

• 它也用於獸醫學中，用於治療導致出血的動物過度生長的爪子。

• 它還可以測試γ-羥基丁酸和γ-丁內酯。

• 在一些反應中，它被用作乾燥劑。

• 它被刀匠和工匠用於花紋焊接。

• 它用於去除鏡子上的鋁塗層。

• 它用於蝕刻複雜的醫療裝置。

結論

氯化鐵是氯化鐵的另一個名稱。它是一種化學配合物，化學式為$\mathrm{FeCl_{3}}$。它的熔點低於沸點，約為315°C。當該化合物溶解在水中時，會發生水解並放出熱量，這是一個放熱反應。它在工廠中透過在500至700°C的溫度下使乾燥氯與廢鐵反應而製備。它溶解成淺棕色的水溶液，帶有輕微的鹽酸味。它對大多數金屬具有極強的腐蝕性，幾乎肯定對組織有害。

常見問題

1. 氯化鐵是一種電解質嗎？

它是一種非常具有腐蝕性的酸。因此，它可以作為電解質的組分。

2. 氯化鐵可以丟棄嗎？

水與$\mathrm{FeCl_{3}}$反應不好。不建議將其倒入排水溝。

3. $\mathrm{FeCl_{3}}$是鹼性的還是酸性的？

該化合物的pH值為2，低於中性pH值7。因此，該化學物質具有酸性pH值。

4. 氯化鐵和氯化亞鐵（FeCl₂）到底有什麼區別？

與$\mathrm{FeCl_{3}}$不同，氯化亞鐵(II)已專門用於含硫化物或氯酸鹽廢水的絮凝。它也用作有機合成中的試劑。

5. 命名應該進行的化學測試以區分苯甲酸和酚化合物？

氯化鐵試驗 - 當向兩種溶液中加入中性$\mathrm{FeCl_{3}}$時，酚與之反應生成鐵-酚配合物，呈現紫色，而苯甲酸則不呈現。