IJzer(III)chloride

IJzer(III)chloride (FeCl₃) is een zout van driewaardig ijzer en chloride. In watervrije toestand is het zout erg hygroscopisch en wordt in contact met water snel omgezet in het hexahydraat. IJzer(III)chloride komt in de natuur voor als het mineraal molysiet.

IJzer(III)chloride
Structuurformule en molecuulmodel
Kristalstructuur van ijzer(III)chloride ■ Fe3+ ■ Cl−
IJzer(III)chloride (hexahydraat)
Algemeen
Molecuulformule	FeCl3
IUPAC-naam	ijzer(III)chloride
Andere namen	ijzertrichloride
Molmassa	162,204 g/mol
SMILES	Cl[Fe](Cl)Cl
InChI	1S/3ClH.Fe/h3*1H;/q;;;+3/p-3
CAS-nummer	10025-77-1
EG-nummer	231-729-4
PubChem	24380
Wikidata	Q399771
Beschrijving	Geelbruine vaste stof
Vergelijkbaar met	IJzer(II)chloride
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Gevaar
H-zinnen	H302 - H314
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P280 - P305+P351+P338 - P310
VN-nummer	1773
ADR-klasse	Gevarenklasse 8
LD50 (ratten)	(oraal) 450[1] mg/kg
Fysische eigenschappen
Dichtheid	2,89[1] g/cm³
Smeltpunt	306 °C
Kookpunt	(ontleedt) 315 °C
Oplosbaarheid in water	920[1] g/L
Goed oplosbaar in	water, aceton, methanol, ethanol, di-ethylether
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur	hexagonaal
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Synthese

Watervrij ijzer(III)chloride kan bereid worden uit de elementen:^[2]

${\displaystyle {\ce {2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3}}}$

Oplossingen van ijzer(III)chloride worden industrieel bereid uit ijzer of uit ijzererts via een cyclisch proces. De eerste reactie betreft een redoxreactie van zuiver ijzer met een oplossing van ijzer(III)chloride, waarbij ijzer(II)chloride wordt gevormd:

${\displaystyle {\ce {Fe + 2FeCl3 -> 3FeCl2}}}$

Daarnaast wordt ijzererts opgelost in zoutzuur:

${\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 8HCl -> FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O}}}$

De laatste stap betreft de oxidatie van ijzer(II)chloride met chloorgas:

${\displaystyle {\ce {2FeCl2 + Cl2 -> 2FeCl3}}}$

IJzer(II)chloride kan ook met zwaveldioxide geoxideerd worden:

${\displaystyle {\ce {32FeCl2 + 8SO2 + 32HCl -> 32FeCl3 + S8 + 16H2O}}}$

Zoals bij veel andere metaalchloridehydraten kan gehydrateerd ijzer(III)chloride omgezet worden in het watervrije zout door refluxen met thionylchloride.^[3] Verhitten alleen is niet voldoende om het watervrije zout te vormen, omdat op die manier waterstofchloride wordt vrijgesteld en ijzer(III)oxychloride wordt gevormd.

Kristalstructuur en eigenschappen

In vaste toestand neemt ijzer(III)chloride de BiI₃-structuur aan, waarbij octaëdrische Fe(III)-centra verbonden zijn door bidentaat chloride-liganden. De verbinding bezit dus een hexagonale kristalstructuur.

IJzer(III)chloride heeft wegens zijn overwegend covalent karakter een relatief laag smeltpunt (306 °C). Bij het kookpunt (315 °C) ontleedt het gedeeltelijk in ijzer(II)chloride en chloorgas.^[4] De damp bestaat gedeeltelijk uit het dimeer Fe₂Cl₆.

Reacties

Watervrij ijzer(III)chloride is een relatief sterk lewiszuur. Het reageert vlot met lewisbasen zoals trifenylfosfine, met vorming van adducten.

IJzer(III)chloride reageert met een overmaat chloride-ionen tot het geelgekleurde tetraëdrische complexe ion tetrachloroferraat(III) (FeCl₄⁻).

Als ijzer(III)chloride verhit wordt met ijzer(III)oxide wordt ijzer(III)oxychloride gevormd:

${\displaystyle {\ce {FeCl3 + Fe2O3 -> 3FeOCl}}}$

IJzer(III)chloride is een milde oxidator. Het is bijvoorbeeld in staat koper(I)chloride te oxideren tot koper(II)chloride. IJzer(III)chloride kan zelf gereduceerd worden tot ijzer(II) door reductoren zoals hydrazine.

Wanneer ammoniak wordt toegevoegd aan een oplossing van ijzer(III)chloride, slaat het onoplosbare ijzer(III)hydroxide neer als een roestbruine vaste stof:

${\displaystyle {\ce {FeCl3 + 3NH3 + 3H2O -> Fe(OH)3 + 3NH4Cl}}}$

Toepassingen

In de industrie

IJzer(III)chloride wordt toegepast in de rioolwaterzuivering en drinkwaterproductie.^[5] Het vormt met licht basisch water een neerslag van FeO(OH)⁻. Deze neerslag neemt in het water gesuspendeerd materiaal mee. Daarnaast worden ook de meeste opgeloste kationen van zware metalen meegenomen in deze neerslagreactie.

In de waterzuivering kan ijzer(III)chloride worden gebruikt als coagulant om emulsies te breken.

${\displaystyle {\ce {Fe^3+ + 4OH- -> Fe(OH)4- -> FeO(OH)2- . H2O}}}$

IJzer(III)chloride wordt gebruikt bij de productie van printplaten.^[6] Deze toepassing steunt op de tweestapsredoxreactie tot koper(I)chloride en dan tot koper(II)chloride:

${\displaystyle {\ce {FeCl3 + Cu -> FeCl2 + CuCl}}}$

${\displaystyle {\ce {FeCl3 + CuCl -> FeCl2 + CuCl2}}}$

IJzer(III)chloride wordt gebruikt als katalysator bij de reactie van etheen met chloorgas, waarbij 1,2-dichloorethaan wordt gevormd, een belangrijke grondstof voor vinylchloride, het monomeer van pvc.

${\displaystyle {\ce {H2C=CH2 + Cl2 -> ClH2C-CH2Cl}}}$

In het laboratorium

Als Lewiszuur wordt ijzer(III)chloride vaak gebruikt als katalysator in elektrofiele substituties aan aromatische verbindingen. Het is een minder krachtig Lewiszuur dan aluminiumchloride, maar in sommige gevallen is deze mildheid een voordeel, bijvoorbeeld in de Friedel-Craftsalkylering van benzeen:

IJzer(III)chloride als katalysator in de Friedel-Craftsalkylering

De ijzer(III)chloridetest is een traditionele colorimetrische test voor fenolen.^[7] De test gebruikt een 1% ijzer(III)chloride-oplossing die geneutraliseerd werd met natriumhydroxide tot een licht neerslag van IJzer(III)oxyhydroxide wordt gevormd. Dit mengsel wordt gefiltreerd en daarna toegevoegd aan een oplossing in water, ethanol of methanol van de organische verbinding. Een wegtrekkende of permanente paarse, groene of blauwe kleur is een aanwijzing voor de aanwezigheid van een fenol of enol.

Andere toepassingen

Watervrij ijzer(III)chloride wordt gebruikt als droogmiddel bij bepaalde chemische reacties.

IJzer(III)chloride is nodig voor het etsen van fotogravureplaten en rotogravurecilinders in de drukkerij.

De stof wordt gebruikt in de diergeneeskunde om wildgroei van klauwen te behandelen.

Toxicologie en veiligheid

IJzer(III)chloride reageert zuur en is licht corrosief. Bij contact met de huid kan irritatie optreden. Indien er toch op de huid gemorst wordt dient langdurig met water gespoeld te worden. De stof is schadelijk bij inname.

Externe link

• (en) MSDS van ijzer(III)chloride

Bronnen, noten en/of referenties

1. (en) Gegevens van ijzer(III)chloride in de GESTIS-stoffendatabank van het IFA (geraadpleegd op 31 januari 2010)
2. Tarr, B.R. (1950). Anhydrous Iron(III) Chloride. Inorganic Syntheses 3: 191–194.
3. Pray, Alfred R., Richard F. Heitmiller, Stanley Strycker. Anhydrous Metal Chlorides. Inorganic Syntheses 28: 321–323. DOI: 10.1002/9780470132593.ch80.
4. Holleman, A.F., Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press, San Diego. ISBN 0-12-352651-5.
5. Water Treatment Chemicals. Akzo Nobel Base Chemicals (2007). Gearchiveerd op 21 oktober 2006. Geraadpleegd op 26 oktober 2007.
6. Greenwood, N.N., A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements, 2nd ed.. Butterworth-Heinemann, Oxford.
7. Furnell, B.S., et al. (1989). Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry, 5th edition. Longman/Wiley, New York.