Как приготовить водный раствор хлорного железа
Хлорид железа (III) в виде раствора бурого цвета можно приготовить в лаборатории или в домашних условиях.
Потребуется термостойкая неметаллическая посуда и чистая горячая вода (кипяченая или дистиллированная). После растворения и отстаивания получается темно-коричневая жидкость.
Есть ряд особенностей приготовления раствора хлорного железа, о которых следует узнать до того, как начинать работу с ним.
Хлорное железо
Безводное хлорное железо, выпускаемое химической промышленностью — FeCl3, — кристаллы темно-коричневого цвета с оттенками красного, фиолетового, темно-зеленого. Молярная масса — 162,21 г/моль. Плавится вещество при температуре 307,5 °C, при 500 °C начинает разлагаться. В 100 г воды растворяется навеска безводной соли:
- 74,4 г (0 °C);
- 99 г (25 °C);
- 315 г (50 °C);
- 536 г (100 °C).
Безводный хлорид железа (III) — очень гигроскопичное вещество, быстро притягивает влагу из окружающей среды. На воздухе взаимодействует с водой, превращаясь в желтые кристаллы гексагидрата FeCl3 + 6Н2О.
Массовая доля безводного хлорного железа в веществе, приобретенном в торговой сети, достигает 95%. Присутствует небольшое количество хлористого железа FeCl2 и нерастворимых примесей. Торговое название — «Хлорное железо».
Вещество пожаро- и взрывобезопасное, но его раствор оказывает коррозийное влияние на металлические предметы.
[attention type=yellow]Кроме безводного промышленность выпускает кристаллогидрат, в нем массовая доля хлорного железа (III) составляет 60%. Вещество представляет собой желто-бурую кристаллическую массу или рыхлые куски того же оттенка. Важная отличительная черта ионов двух- и трехвалентного железа — цвет.
[/attention]Для степени окисления Fe2+ характерен зеленоватый оттенок, шестиводный кристаллогидрат хлористого железа — голубовато-зеленое вещество. В степени окисления Fe3+ ионы приобретают цвет от желтого до коричневого.
Для качественного определения на раствор хлорного железа действуют реактивами:
- NaOH (появляется бурый осадок Fe(OH)3);
- K4[Fe(CN)6] (появляется осадок KFe [Fe(CN)6] синего цвета);
- KCNS, NaCNS (образуется роданид железа Fe(CNS)3 красного цвета).
Как развести хлорное железо
Хлорид железа (III) в виде раствора коричневого или красного цвета можно найти в торговой сети, приготовить в лаборатории или в домашних условиях. В последнем случае обязательно потребуется термостойкая неметаллическая посуда (стеклянная, пластиковая, керамическая). Воду для растворения соли можно взять из-под крана.
Безопаснее — кипяченая или дистиллированная. Нагретую до 50–70 °C воду помещают в емкость, а затем малыми порциями насыпают вещество. Пропорции хлорного железа и воды — 1:3. Если готовить раствор из кристаллогидрата, то воды потребуется меньше, ведь она содержится в кристаллогидрате (40% от массы).
Добавляют вещество в раствор понемногу, каждая порция — около 5–10 г. Сразу насыпать всю навеску не рекомендуется из-за бурного характера реакции гидратации. Нельзя использовать металлическую посуду (ложки, шпатели). Соль должна полностью раствориться в теплой воде, для чего кристаллы нужно хорошо перемешать с жидкостью.
Ускоряет процесс добавление соляной кислоты (1/10 от массы кристаллов). После отстаивания в течение нескольких часов на дне может появиться осадок из-за присутствия в навеске и образования в ходе реакции гидроксида железа.
Следует профильтровать готовый раствор темно-коричневого цвета и хранить в плотно закрытой пластиковой таре при умеренной температуре и отсутствии прямого солнечного освещения.
Соли железа находят применения во многих сферах. Хлорид трехвалентного металла используется для обработки воды, металлов и закрепления красок. Вещество применяется в промышленном органическом синтезе (катализатор, окислитель). Особенно ценятся коагулирующие свойства иона Fe3+ в очистке коммунальных и производственных стоков.
Под действием хлорида железа мелкие нерастворимые частички примесей слипаются и осаждаются. Также происходит связывание части растворимых загрязнений, которые удаляют на очистных сооружениях. Кристаллогидрат и безводная соль FeCl3 применяются в процессах травления металлических печатных форм.
Добавляют вещество в бетон для укрепления его прочности.
Химические явления при травлении плат. Меры безопасности
Популярное химическое вещество для травления печатных плат — хлорное железо. Раствор для этих целей готовят из 0,150 кг соли и 0,200 л теплой воды. В нем содержатся ионы Fe3+, Cl–, а при гидролизе образуется соединение коричневого цвета — гидроксид трехвалентного железа.
Процесс идет по схеме: FeCl3 + 3HOH↔ Fe(OH)3 + 3Cl– + 3H+. Недостаток метода заключается в загрязнении платы побочными продуктами реакции, которые затрудняют дальнейшее травление. Сама соль — нелетучее вещество, но в процессе взаимодействия с водой выделяет едкие пары.
Работу необходимо проводить на свежем воздухе или в хорошо проветриваемой комнате. Попадание раствора на кожу и слизистые оболочки приводит к раздражению и может вызвать дерматиты. Следует использовать средства индивидуальной защиты (очки, перчатки).
[attention type=red]При соприкосновении с едким раствором необходимо промыть кожу большим количеством воды.
[/attention]Хлориды железа
Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Самый простой способ получения хлоридов железа—это растворение металлического железа, закиси или окиси железа в соляной кислоте. Раствор FeCl2 получается также при травлении стальных изделий соляной кислотой.
Хлорное железо можно получить из хлористого хлорированием суспензии или раствора FeCl2 или окислением его кислородом воздуха. Получаемый раствор FeCU выпаривают до концентрации, при которой он при остывании затвердевает в кристаллический продукт FeCl3 • 6Н20.
Такой продукт получается и в качестве отхода от некоторых производств, в частности в производстве брома в процессе очистки бромо-воздушной смеси от примеси хлора раствором бромида железа.
Прямое получение хлоридов железа утратило свое значение в связи с развитием производства различных продуктов (TiCl4, А1С1з и др.) горячим хлорированием руд (см. гл. XL) с образованием значительных количеств хлоридов железа, являющихся побочными продуктами. В связи с ограниченностью потребности в них возникает необходимость дальнейшей их переработки с целью регене— рации хлора.
За границей все большее распространение получает изготовле — 'ние безводного хлорного железа FeCl3 горячим хлорированием окиси железа или железной руды в присутствии восстановителя6'.
Хлористое железо получается при обработке материала, содержащего окись железа, смесью равных объемов хлористого водорода и водорода. Температура твердой фазы повышается в печи за счет тепла реакции от 260 до 650° 62,63. Описано получение безводного хлористого железа по реакции
2FeCl3+ С6Н, С1 = 2FeCl2+ СвН4С12 + НС1
При 140° в стальном реакторе (футерованном стеклом) с обратным холодильником; в атмосфере азота выход 99,6% 64.
Получаемая при хлорировании никелевой руды в присутствии восстановителя смесь FeCl2 и NiCl2 может быть разделена пропусканием через металлическое железо при 1200—1300°. При этом
Хлористый никель восстанавливается до металла и единственным газообразным продуктом является хлористое железо65.
Предложены разные способы регенерации хлора или хлористого водорода из отбросных хлоридов железа. При взаимодействии хлорного железа с воздухом при 600—800° образуются окись железа и хлор 66.
[attention type=green]Выделение хлорида железа из отработанного солянокислого травильного раствора можно производить высаливанием его хлористым водородом.
[/attention]Образующийся при этом солянокислотный раствор используется для травления металла67'68 (см. гл. XI).
Запатентован69 способ регенерации сернокислого травильного раствора насыщением его хлористым водородом (после упаривания). Образующаяся по реакции
FeS04 + 2НС1 = FeCl2+ H2S04
-серная кислота возвращается на травление, a FeCl2 подвергается гидротер. мической обработке для превращения в окислы железа и хлористый водород, возвращаемый на регенерацию травильного раствора. Гидролиз хлористого железа водяным паром по реакции 3FeCl2+ 4Н20 = Fe304 + 6НС1 + Н2 + 75,44 ккал
Целесообразно проводить при 450—650° (при 300° в равновесной газовой фазе содержится всего ~I% НС1). При 650° скорость гидролиза очень велика и реакция практически завершается за 15—20 мин70.
Описана регенерация солянокислых травильных растворов с помощью жидкого анионообменника 71 и ионообменных смол 72. О других способах регенерации солянокислых травильных растворов см.73' 74.
Хлорное железо может быть извлечено из солянокислых растворов (с целью их очистки от железа) некоторыми сложными эфирами и кетонами, в частности трибутилфосфатом 75 и диэтило — вым эфиром.
Сущность механизма экстракции заключается в изменении диэлектрической проницаемости водной фазы под влиянием кислот или солей, в результате чего работа отрыва молекул гидратированного хлорного железа становится равной работе сольватации их эфиром.
[attention type=yellow]На основании этого высказано мнение, что появление в эфирной фазе HFeCl4 является вторичным процессом, не имеющим, вопреки установившимся взглядам, непосредственного отношения к механизму реакции 76.
[/attention]При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит образование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …
Схемы с двухступенчатой аммонизацией
На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро — фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из которого она непрерывно …
СУЛЬФАТ АММОНИЯ
Физико-химические свойства Сульфат аммония (NH4)2S04 — бесцветные кристаллы ромбической формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммония имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …
