CLORUA SẮT (FECL2): CẤU TRÚC, CÔNG DỤNG, TÍNH CHẤT - HÓA HỌC - 2026

Các clorua sắt là một rắn vô cơ hình thành bằng cách liên kết một cation Fe ²⁺ và hai anion clorua Cl ^- . Công thức hóa học của nó là FeCl ₂ . Nó có xu hướng hút nước từ môi trường. Một trong những hyđrat của nó là FeCl _{2 •} 4H ₂ O tetrahydrat, là chất rắn màu xanh lục.

Cần lưu ý rằng nó rất dễ hòa tan trong nước và có xu hướng dễ bị oxy hóa khi có không khí, tạo thành clorua sắt FeCl ₃ . Bởi vì nó dễ bị oxy hóa và do đó có khả năng hoạt động như một chất khử, nó được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu hóa học và sinh học.

Sắt clorua tetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O rắn. Craven. Nguồn: Wikimedia Commons.

Clorua sắt có một số công dụng, trong đó nó nổi bật là giúp các tác nhân khác trong quá trình oxy hóa bùn có nguồn gốc từ nước thải hoặc xử lý nước thải. Nó cũng được sử dụng trong quá trình phủ sắt kim loại và có một số ứng dụng trong ngành dược phẩm.

Việc sử dụng FeCl ₂ trong việc thu hồi các kim loại có giá trị từ các chất xúc tác đã qua sử dụng được tìm thấy trong ống xả của xe chạy bằng xăng hoặc dầu diesel cũng đã được thử nghiệm .

Nó được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may để cố định màu sắc của một số loại vải.

Kết cấu

Clorua sắt được tạo thành từ một ion Fe ²⁺ và hai ion Cl ^- clorua liên kết với nhau bằng liên kết ion.

Clorua sắt FeCl ₂ nơi các ion tạo nên nó được quan sát thấy. Epop. Nguồn: Wikimedia Commons.

Ion Fe ²⁺ có cấu trúc điện tử sau:

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

nơi có thể thấy rằng nó mất hai electron từ lớp vỏ 4s.

Cấu hình này không ổn định lắm, và vì lý do này mà nó có xu hướng bị ôxy hóa, tức là mất một điện tử khác, lần này là từ lớp 3d, tạo thành ion Fe ³⁺ .

Về phần mình, ion clorua Cl ^- có cấu trúc điện tử sau:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

nơi bạn có thể thấy rằng nó có thêm một electron trong lớp vỏ 3p, hoàn thành nó. Cấu hình này rất ổn định vì tất cả các lớp điện tử đã hoàn thiện.

Danh pháp

- Clorua sắt

- Sắt (II) clorua

- Sắt diclorua

- Sắt clorua tetrahydrat: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn, tinh thể không màu đến xanh lục nhạt.

Trọng lượng phân tử

126,75 g / mol

Độ nóng chảy

674 ºC

Điểm sôi

1023 ºC

Trọng lượng riêng

3,16 ở 25 ºC / 4 ºC

Độ hòa tan

Rất dễ hòa tan trong nước: 62,5 g / 100 mL ở 20 ºC. Hòa tan trong rượu, axeton. Ít tan trong benzen. Thực tế không tan trong ete.

Các tài sản khác

FeCl ₂ khan rất hút ẩm. Nó dễ dàng hấp thụ nước từ môi trường, tạo thành nhiều loại hydrat, đặc biệt là tetrahydrat, trong đó mỗi phân tử FeCl ₂ có 4 phân tử H ₂ O gắn vào (FeCl _{2 •} 4H ₂ O).

Trong không khí, nó bị oxi hóa chậm thành FeCl ₃ . Điều này có nghĩa là ion Fe ²⁺ dễ bị oxi hóa thành ion Fe ³⁺ .

Nếu nung nóng trong không khí, nó nhanh chóng tạo thành clorua sắt FeCl ₃ và oxit sắt Fe ₂ O ₃ .

FeCl ₂ có tính ăn mòn kim loại và vải.

Thu được

Người ta thu được một lượng dư kim loại sắt Fe bằng dung dịch axit clohiđric HCl ở nhiệt độ cao.

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

Tuy nhiên, do sự có mặt của nước theo phương pháp này, thu được clorua sắt tetrahydrat FeCl _{2 •} 4H ₂ O.

Để thu được nó khan (không có nước kết hợp trong tinh thể), một số nhà nghiên cứu đã chọn thực hiện phản ứng của bột sắt với HCl khan (không có nước) trong dung môi tetrahydrofuran (THF) ở nhiệt độ 5ºC.

Bằng cách này, hợp chất FeCl _{2 •} 1,5THF thu được, khi được nung nóng đến 80-85 ºC trong chân không hoặc trong môi trường nitơ (tránh sự có mặt của nước) tạo ra FeCl ₂ khan.

Các ứng dụng

Clorua sắt có nhiều cách sử dụng khác nhau, thường dựa trên khả năng khử của nó, tức là nó có thể dễ dàng bị oxy hóa. Ví dụ, nó được sử dụng trong sơn và chất phủ, vì nó giúp cố định chúng vào bề mặt.

Sắt là một vi chất dinh dưỡng cần thiết cho sức khỏe con người và một số động vật. Nó tham gia vào quá trình tổng hợp protein, hô hấp và nhân lên các tế bào.

Vì lý do này, FeCl ₂ được sử dụng trong các chế phẩm dược phẩm. Như vậy, ion Fe ²⁺ được hấp thụ tốt hơn so với ion Fe ³⁺ trong ruột.

Nó được sử dụng để sản xuất FeCl ₃ . Nó được sử dụng trong luyện kim, trong bể sơn phủ sắt, để cung cấp chất lắng dẻo hơn.

Dưới đây là các công dụng nổi bật khác.

Màu của vải

FeCl ₂ được sử dụng làm chất kết dính hoặc chất cố định thuốc nhuộm trong một số loại vải. Chất nhuộm màu phản ứng hóa học và liên kết đồng thời với thuốc nhuộm và vải, tạo thành một hợp chất không hòa tan trên đó.

Bằng cách này, thuốc nhuộm vẫn cố định vào vải và màu sắc của nó đậm hơn.

Ferrous Chloride FeCl ₂ cho phép màu sắc cố định trên vải. gina pina. Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong xử lý nước thải

FeCl ₂ được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải hoặc nước thải (nước cống).

Trong ứng dụng này, clorua đen tham gia vào quá trình oxy hóa bùn, thông qua một quá trình gọi là oxy hóa Fenton. Quá trình oxy hóa này làm vỡ các bông bùn và cho phép giải phóng nước liên kết chặt chẽ với nó.

Khu vực nhà máy xử lý nước thải nơi có thể quan sát thấy bùn. Đôi khi chất này được xử lý bằng clorua đen FeCl ₂ để nó có thể dễ dàng tách khỏi nước hơn. Evelyn Simak / Hệ thống thoát nước hoạt động ở phía bắc Dickleburgh. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sau đó, bùn có thể được làm khô và xử lý theo cách thân thiện với môi trường. Việc sử dụng clorua đen giúp giảm chi phí của quá trình.

Gần đây nó cũng đã được đề xuất sử dụng nó để giảm sự hình thành khí hydro sunfua hoặc hydro sunfua trong nước thải nói trên.

Bằng cách này, sự ăn mòn do khí này tạo ra và các mùi khó chịu sẽ được giảm bớt.

Trong nghiên cứu hóa học

Do tính chất khử (ngược lại với tính oxi hóa), FeCl ₂ được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khác nhau trong các phòng thí nghiệm hóa học, vật lý và kỹ thuật.

Một số nhà khoa học đã sử dụng hơi clorua đen để chiết xuất các kim loại có giá trị như bạch kim, palladium và rhodi từ các chất xúc tác đã qua sử dụng trong xe chạy bằng xăng hoặc dầu diesel.

Các chất xúc tác này được sử dụng để loại bỏ các chất khí có hại cho con người và môi trường. Chúng nằm trong ống xả của ô tô và xe tải chạy bằng xăng hoặc dầu diesel.

Ống xả của xe nơi quan sát thấy tiết diện rộng hơn là nơi đặt chất xúc tác để chuyển hóa khí độc hại thành khí thân thiện với môi trường. Ahanix1989 tại Wikipedia tiếng Anh. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sau một thời gian nhất định, bộ chuyển đổi xúc tác của xe bị mòn, mất tác dụng và phải thay thế. Chất xúc tác đã qua sử dụng bị loại bỏ và những nỗ lực đang được thực hiện để thu hồi các kim loại quý giá mà nó chứa.

Lưới gốm của chất xúc tác có dấu vết của các kim loại có giá trị được thu hồi bằng FeCl ₂ . Global-Kat Recycling. Nguồn: Wikimedia Commons.

Theo các nhà nghiên cứu, với sắt từ clorua đen, các kim loại này tạo thành hợp kim từ tính.

Các hợp kim có thể được chiết xuất bằng nam châm và sau đó thu hồi các kim loại có giá trị bằng các phương pháp đã biết.

Trong nghiên cứu sinh hóa

Bởi vì nó có cation Fe ²⁺ , là một vi chất dinh dưỡng quan trọng đối với người và một số động vật, FeCl ₂ được sử dụng trong các nghiên cứu sinh hóa và y tế.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng clorua đen cải thiện hiệu quả diệt nấm của huyết tương argon lạnh.

Plasma lạnh là một công nghệ được sử dụng để khử trùng các bề mặt và dụng cụ y tế. Nó dựa trên sự hình thành các gốc hydroxyl OH · từ độ ẩm của môi trường. Các gốc này phản ứng với thành tế bào của vi sinh vật và gây ra cái chết của nó.

Trong nghiên cứu này, FeCl _{2 đã} cải thiện tác dụng của plasma lạnh và đẩy nhanh việc loại bỏ một loại nấm kháng các phương pháp khử trùng khác.

Một số nhà khoa học nhận thấy rằng việc sử dụng FeCl ₂ cho phép tăng năng suất của các phản ứng thu được glucoza bắt đầu từ bã mía.

Trong trường hợp này, vì Fe ^{2+ là} một nguyên tố vi lượng cần thiết cho sức khỏe con người nên sự hiện diện của nó ở dạng vết trong sản phẩm sẽ không ảnh hưởng đến con người.

Người giới thiệu

1. Fukuda, S. và cộng sự. (2019). Clorua sắt và sunfat sắt cải thiện hiệu quả diệt nấm của huyết tương argon khí quyển lạnh trên Aureobasidium pullulans melanized. J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. Đã khôi phục từ ncbi.clm.nih.gov.
2. Ismal, OE và Yildirim, L. (2019). Chất hòa tan kim loại và chất hòa tan sinh học. Về Tác động và Triển vọng của Hóa học Xanh đối với Công nghệ Dệt may. Chương 3, trang 57-82. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
3. Zhang, W. và cộng sự. (2019). Đồng xúc tác của magie clorua và clorua đen tạo xylo-oligosaccharid và sản xuất glucose từ bã mía. Bioresour Technol 2019, 291: 121839. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
4. Zhou, X. và cộng sự. (2015). Vai trò của sắt bản địa trong việc cải thiện khả năng tách nước của bùn thông qua quá trình peroxy hóa. Báo cáo Khoa học 5: 7516. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
5. Rathnayake, D. và cộng sự. (2019). Kiểm soát hydro sunfua trong cống bằng cách xúc tác phản ứng với oxy. Khoa học về Môi trường Tổng thể 689 (2019) 1192-1200. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
6. Taninouchi, Y. và Okabe, TH (2018). Thu hồi kim loại nhóm bạch kim từ chất xúc tác đã qua sử dụng xử lý hơi sắt clorua. Metall và Materi Trans B (2018) 49: 1781. Được khôi phục từ link.springer.com.
7. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Clorua sắt. Đã khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. và cộng sự. (1977). Sắt (0) Quá trình oxy hóa bằng hydro clorua trong Tetrahydrofuran: một cách đơn giản để tạo thành sắt khan (II) clorua. Hóa vô cơ, Tập 16, Số 7, 1977. Phục hồi từ pubs.acs.org.
9. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.