כלוריד ברזלי (FECL2): מבנה, שימושים, תכונות - כִּימִיָה - 2025

כלוריד הברזל הוא מוצק אורגני נוצר על ידי מליטת קטיון Fe ²⁺ ושני אניוני כלוריד Cl ^- . הנוסחה הכימית שלה היא FeCl ₂ . זה נוטה לספוג מים מהסביבה. אחד מההידרטים שלו הוא FeCl _{2 •} 4H ₂ O טטרהידראט, שהוא מוצק ירקרק.

יש לציין כי הוא מסיס מאוד במים ונוטה להתחמצן בקלות בנוכחות אוויר ויוצר FeCl ₃ כלוריד . מכיוון שהוא ניתנת לחמצון בקלות ולכן הוא מסוגל לפעול כחומר מקטין, הוא נמצא בשימוש נרחב במעבדות מחקר כימיות וביולוגיות.

טרהידראט כלורטי ברזלי FeCl _{2 •} 4H ₂ O מוצק. פחדן. מקור: Wikimedia Commons.

לכלוריד ברזלי יש מספר שימושים, ביניהם הוא בולט לסייע לסוכנים אחרים בחמצון בוצה שמקורם בשפכים או מטיפול בשפכים. הוא משמש גם בתהליך של ציפוי ברזל מתכות ויש לו שימושים מסוימים בתעשיית התרופות.

כמו כן, נעשה ניסוי לשימוש ב- FeCl ₂ לשחזור מתכות יקרות מזרזים משומשים שנמצאו בצינורות הפליטה של ​​רכב בנזין או דיזל.

הוא משמש בתעשיית הטקסטיל לתיקון הצבעים בסוגים מסוימים של בד.

מִבְנֶה

כלוריד ברזלי מורכב מיון Fe ²⁺ ברזלי ושני יוני Cl ^- כלוריד המקושרים על ידי קשרים יוניים.

כלוריד ברזלי FeCl ₂ בו נצפים היונים המרכיבים אותו. אפופ. מקור: Wikimedia Commons.

היון הברזל Fe ²⁺ כולל את המבנה האלקטרוני הבא:

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

שם ניתן לראות שהוא איבד שני אלקטרונים ממעטפת ה- 4s.

תצורה זו אינה יציבה במיוחד ומסיבה זו היא נוטה להתחמצן, כלומר לאבד אלקטרון נוסף, הפעם משכבת ​​התלת מימד, ויוצר את היון Fe ³⁺ .

מצד, יון כלוריד Cl ^- יש את המבנה האלקטרוני הבא:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

שם אתה יכול לראות שהיא רכשה אלקטרונית נוספת במעטפת 3p, והשלימה אותה. תצורה זו יציבה מאוד מכיוון שכל השכבות האלקטרוניות שלמות.

מִנוּחַ

- כלוריד ברזלי

- כלוריד מברזל (II)

- דיכלוריד ברזל

- טטרהידראט כלוריד ברזלי: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

נכסים

מצב פיזי

קריסטלים ללא צבע עד ירוק בהיר.

משקל מולקולרי

126.75 גרם למול

נקודת המסה

674 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

1023 מעלות צלזיוס

משקל ספציפי

3.16 ב 25 מעלות צלזיוס

מְסִיסוּת

מסיסים מאוד במים: 62.5 גרם / 100 מ"ל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. מסיסים באלכוהול, אצטון. מסיס מעט בבנזן. לא מסיס כמעט באתר.

נכסים אחרים

FeCl ₂ נטול מים הוא היגרוסקופי מאוד. זה בקלות סופג מים מן הסביבה, יוצרים מגוון של נוזלים, ובעיקר tetrahydrate, שבו לכל FeCl ₂ מולקולה ישנם 4 H ₂ O מולקולות קשור אליו (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

בנוכחות אוויר הוא מתחמצן לאט ל- FeCl ₃ . המשמעות היא שיון ה- Fe ²⁺ מתחמצן בקלות ליון ה- Fe ³⁺ .

אם הוא מחומם בנוכחות אוויר, הוא יוצר במהירות כלוריד FerCl FeCl ₃ ותחמוצת הברזל Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ מאכל למתכות ובדים.

להשיג

זה מתקבל על ידי טיפול בעודף של מתכת ברזל Fe עם תמיסה מימית של חומצה הידרוכלורית HCl בטמפרטורות גבוהות.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

עם זאת, בשל נוכחותם של מים בשיטה זו מתקבל טטרהידראט כלוריד FeCl _{2 •} 4H ₂ O.

כדי להשיג אותו ללא מים (ללא מים המשולבים בגבישים), כמה חוקרים בחרו לבצע את התגובה של אבקת ברזל עם HCl נטול מים (ללא מים) בממס tetrahydrofuran (THF) הממיס, בטמפרטורה של 5 מעלות צלזיוס.

בדרך זו מתקבל המתחם FeCl _{2 •} 1,5THF, אשר מחומם לחום של 80-85 מעלות צלזיוס תחת ואקום או באטמוספירת חנקן (כדי למנוע נוכחות של מים) מייצר FeCl ₂ נטול מים.

יישומים

יש לכלור ברזלי שימושים שונים, בדרך כלל בהתבסס על יכולת ההפחתה שלו, כלומר ניתן להתחמצן בקלות. הוא משמש למשל בצבעים וציפויים, מכיוון שהוא מסייע לקיבועם על פני השטח.

ברזל הנו מיקרו-תזונה חיונית לבריאות האדם וחלקם בעלי חיים. זה מעורב בסינתזת חלבונים, בהנשמה ובכפלה של תאים.

מסיבה זו משתמשים ב- FeCl ₂ בתכשירים תרופתיים. יון ה- Fe ²⁺ ככזה נספג טוב יותר ^מהיון Fe ³⁺ במעי.

הוא משמש לייצור FeCl ₃ . הוא משמש במתכות, באמבטיות ציפוי ברזל, בכדי לספק פיקדון רקיע יותר.

להלן שימושים אחרים בהשתתפות.

בצביעת בדים

FeCl ₂ משמש כמקבע מורדנט או צבע בסוגים מסוימים של בד. המרדנט מגיב כימית ונקשר בו זמנית לצבע ולבד, ויוצר עליו תרכובת בלתי מסיסה.

באופן זה הצבע נשאר קבוע לבד וצבעו מתעצם.

FerCl Chloride FeCl ₂ מאפשר לתקן צבעים על בדים. ג'ינה פינה. מקור: Wikimedia Commons.

בטיפול בשפכים

FeCl ₂ משמש במפעלים לטיפול בשפכים או שפכים (מי ביוב).

ביישום זה, כלוריד ברזלי משתתף בחמצון הבוצה, בתהליך שנקרא חמצון פנטון. חמצון זה גורם לקריעת גושי הבוץ ומאפשר לשחרר את המים הנקשרים חזק אליהם.

קטע של מתקן לטיפול בשפכים בו ניתן לצפות בבוצה. לפעמים מטפלים בזה עם כלוריד ברזלי FeCl ₂ כך שניתן יהיה להפריד אותו ביתר קלות מהמים. אוולין סימק / ביוב עובדת צפונית לדיקלבורג. מקור: Wikimedia Commons.

לאחר מכן ניתן לייבש את הבוצה ולהיפטר בדרך ידידותית לסביבה. השימוש בכלוריד ברזלי מסייע בהפחתת עלויות התהליך.

לאחרונה הוצע להשתמש בו כדי להפחית את היווצרותו של גז מימן גופרתי או מימן גופרתי במי ביוב כאמור.

בדרך זו, הקורוזיה המיוצרת על ידי הגז הזה וגם ריחות לא נעימים תפחת.

במחקרים כימיים

בשל תכונותיו המקטינות (ההפך מחמצון), FeCl ₂ נמצא בשימוש נרחב בחקירות שונות במעבדות כימיה, פיזיקה ומעבדה הנדסית.

מדענים מסוימים השתמשו באדי כלוריד ברזלי כדי להפיק מתכות יקרות ערך כמו פלטינה, פלדיום ורודיום מזרזים משומשים בכלי רכב בנזין או דיזל.

זרזים אלה משמשים להסרת גזים המזיקים לבני אדם ולסביבה. הם ממוקמים בצינור הפליטה של ​​מכוניות ומשאיות הפועלות על בנזין או דיזל.

צינור פליטה של ​​רכב בו נצפה קטע נפח יותר ושם נמצא הזרז להמיר גזים מזיקים לגזים ידידותיים עם הסביבה. Ahanix1989 בוויקיפדיה האנגלית. מקור: Wikimedia Commons.

לאחר זמן מסוים, הממיר הקטליטי של הרכב נשחק ואיבד את יעילותו ויש להחליפו. הזרז שבוזבז מושלך ועושים מאמצים לשחזר את המתכות היקרות שהוא מכיל.

רשת קרמיקה של הזרז בה נמצאים עקבות של מתכות יקרות להתאושש עם FeCl ₂ . מיחזור גלובלי-קאט. מקור: Wikimedia Commons.

לדברי החוקרים, עם הברזל מכלוריד ברזלי, מתכות אלה יצרו סגסוגות מגנטיות.

ניתן היה לחלץ את הסגסוגות במגנטים ואז את המתכות היקרות המתאוששות בשיטות ידועות.

במחקרים ביוכימיים

מכיוון שיש לו את הקטיון Fe ²⁺ , שהוא מיקרו-תזונה חשובה בבני אדם וכמה בעלי חיים, FeCl ₂ משמש במחקרים ביוכימיים ורפואיים.

מחקרים מסוימים הראו כי כלוריד ברזלי משפר את יעילותו הפטרייתית של פלזמה ארגונית קרה.

פלזמה קרה היא טכנולוגיה המשמשת לעיקור משטחים וכלים רפואיים. זה מבוסס על היווצרות של רדיקלים הידרוקסיליים OH · מלחות הסביבה. רדיקלים אלה מגיבים עם דופן התא של המיקרואורגניזם וגורמים למותו.

בחקירה זו, FeCl ₂ שיפרה את השפעת הפלזמה הקרה והאיצה את חיסול הפטרייה העמידה לשיטות חיטוי אחרות.

כמה מדענים מצאו כי השימוש ב- FeCl ₂ מאפשר להגדיל את התשואה בתגובות לקבלת גלוקוז החל מקנה סוכר.

במקרה זה, מכיוון ש Fe ^{2+ הוא} מיקרו-אלמנט חיוני לבריאות האדם, נוכחותו בעקבות במוצר לא תשפיע על בני אדם.

הפניות

1. פוקודה, ש 'ואח'. (2019). כלוריד ברזלי וסולפט ברזלי משפרים את היעילות הפטרייתית של פלזמה ארגונית קרה באטמוספירה על אולאובאסידיום פולאולנים ממולנים. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. התאושש מ- ncbi.clm.nih.gov.
2. איסמל, OE וילדירים, ל '(2019). מרבדי מתכת וביומורדנטים. בהשפעות וסיכויים של כימיה ירוקה לטכנולוגיית טקסטיל. פרק 3, עמ '57-82. התאושש מ- sciencedirect.com.
3. ג'אנג, וו. ואח '. (2019). קטליזה משותפת של מגנזיום כלוריד וכלוריד ברזלי לייצור xylo-oligosaccharides וייצור גלוקוז מביס קנה סוכר. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
4. ג'ואו, X. ואח '. (2015). תפקיד הברזל הילידי בשיפור יכולת התייבשות הבוצה באמצעות חמצון. דוחות מדעיים 5: 7516. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. et al. (2019). בקרת מימן גופרתי בביוב על ידי זרז התגובה עם חמצן. מדע הסביבה הכוללת 689 (2019) 1192-1200. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
6. טנינוצ'י, י 'ואוקבה, ת''י (2018). התאוששות מתכות קבוצת פלטינה מזרזים שהושקעו באמצעות טיפול באדי כלוריד ברזל. Metall and Materi Trans B (2018) 49: 1781. התאושש מ- link.springer.com.
7. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). כלוריד ברזלי. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977). ברזל (0) חמצון על ידי מימן כלוריד בטטרהידרופורן: דרך פשוטה לברזל נטול מים (II) כלוריד. כימיה אורגנית, כרך 16, מס '7, 1977. התאושש מ- pubs.acs.org.
9. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.