เฟอร์รัสคลอไรด์ (FECL2): โครงสร้างการใช้คุณสมบัติ - เคมี - 2026

คลอไรด์เหล็กเป็นอนินทรีที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นจากพันธะไอออนบวก Fe ²⁺และสองแอนไอออนคลอไรด์ Cl - สูตรทางเคมีของมันคือ FeCl 2 มีแนวโน้มที่จะดูดซับน้ำจากสิ่งแวดล้อม หนึ่งในไฮเดรตของมันคือ FeCl _{2 •} 4H ₂ O tetrahydrate ซึ่งเป็นของแข็งสีเขียว

มันควรจะตั้งข้อสังเกตว่ามันละลายง่ายในน้ำและมีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์ได้อย่างง่ายดายในการปรากฏตัวของอากาศรูปเฟอริกคลอไรด์ FeCl 3 เนื่องจากสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายดังนั้นจึงสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ได้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิจัยทางเคมีและชีวภาพ

เฟอร์รัสคลอไรด์เตตระไฮเดรต FeCl _{2 •} 4H ₂ O ของแข็ง ขี้ขลาดตาขาว ที่มา: Wikimedia Commons

เฟอร์รัสคลอไรด์มีประโยชน์หลายประการซึ่งโดดเด่นในการช่วยตัวแทนอื่น ๆ ในการออกซิเดชั่นของตะกอนที่ได้จากการบำบัดน้ำเสียหรือบำบัดน้ำเสีย นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการเคลือบโลหะเหล็กและใช้ในอุตสาหกรรมยา

นอกจากนี้ยังมีการทดลองใช้ FeCl ₂ในการกู้คืนโลหะมีค่าจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วซึ่งพบในท่อไอเสียของรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล

ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอเพื่อแก้ไขสีในผ้าบางประเภท

โครงสร้าง

เฟอร์รัสคลอไรด์ประกอบด้วยไอออนของเหล็ก Fe ²⁺และ Cl ^-คลอไรด์ไอออนสองตัวที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไอออนิก

เฟอร์รัสคลอไรด์ FeCl ₂ซึ่งเป็นที่สังเกตไอออนที่ประกอบขึ้น อีป๊อป ที่มา: Wikimedia Commons

ไอออนเหล็ก Fe ²⁺มีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ดังต่อไปนี้:

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

ซึ่งจะเห็นได้ว่ามันสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวจากเปลือก 4s

การกำหนดค่านี้ไม่ได้มีเสถียรภาพมากและด้วยเหตุผลนี้มันมีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์, ที่อยู่, ที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนอีกครั้งจากชั้น 3 มิติรูปเฟ³⁺ไอออน

ในส่วนของคลอไรด์ไอออน Cl ^-มีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ดังต่อไปนี้:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶

ซึ่งคุณจะเห็นได้ว่ามันได้รับอิเล็กตรอนพิเศษในเปลือก 3p จนเสร็จสมบูรณ์ การกำหนดค่านี้มีความเสถียรมากเนื่องจากเลเยอร์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์

ศัพท์เฉพาะ

- เฟอร์รัสคลอไรด์

- เหล็ก (II) คลอไรด์

- เหล็กไดคลอไรด์

- เฟอรัสคลอไรด์เตตระไฮเดรต: FeCl _{2 •} 4H ₂ O

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ผลึกของแข็งไม่มีสีถึงเขียวซีด

น้ำหนักโมเลกุล

126.75 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

674 ºC

จุดเดือด

1,023 ºC

น้ำหนักที่เฉพาะเจาะจง

3.16 ที่25ºC / 4ºC

การละลาย

ละลายในน้ำได้มาก: 62.5 g / 100 mL ที่ 20 ºC ละลายในแอลกอฮอล์อะซิโตน ละลายได้เล็กน้อยในเบนซิน แทบไม่ละลายในอีเธอร์

คุณสมบัติอื่น ๆ

Anhydrous FeCl ₂ดูดความชื้นได้มาก มันดูดซับน้ำจากสิ่งแวดล้อมได้อย่างง่ายดายก่อตัวเป็นไฮเดรตที่หลากหลายโดยเฉพาะเตตระไฮเดรตซึ่งในแต่ละโมเลกุลของFeCl ₂จะมีโมเลกุล H ₂ O 4 โมเลกุลติดอยู่ (FeCl _{2 •} 4H ₂ O)

ในที่ที่มีอากาศมันช้า oxidizes เพื่อ FeCl 3 ซึ่งหมายความว่าเฟ²⁺ไอออนออกซิไดซ์ได้อย่างง่ายดายเพื่อ Fe ³⁺ไอออน

หากได้รับความร้อนในอากาศจะก่อตัวเป็นเฟอร์ริกคลอไรด์ FeCl ₃และเฟอร์ริกออกไซด์ Fe ₂ O ₃อย่างรวดเร็ว

FeCl ₂มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะและผ้า

การได้รับ

ได้มาจากการบำบัด Fe โลหะเหล็กส่วนเกินด้วยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก HCl ที่อุณหภูมิสูง

Fe ⁰ + 2 HCl → FeCl ₂ + 2 H ⁺

อย่างไรก็ตามเนื่องจากวิธีนี้มีน้ำอยู่ทำให้ได้เฟอร์รัสคลอไรด์เตตระไฮเดรต FeCl _{2 •} 4H ₂ O

เพื่อให้ได้มาซึ่งปราศจากน้ำ (โดยไม่มีน้ำรวมอยู่ในผลึก) นักวิจัยบางคนเลือกที่จะทำปฏิกิริยาของผงเหล็กกับ HCl ที่ปราศจากน้ำ (ไม่มีน้ำ) ในตัวทำละลาย tetrahydrofuran (THF) ที่อุณหภูมิ 5 ºC

ด้วยวิธีนี้จะได้สารประกอบ FeCl _{2 •} 1,5THF ซึ่งเมื่อได้รับความร้อนถึง 80-85 ºCภายใต้สุญญากาศหรือในบรรยากาศไนโตรเจน (เพื่อหลีกเลี่ยงการมีน้ำ) จะสร้าง FeCl _{2 ที่}ปราศจากน้ำ

การประยุกต์ใช้งาน

เฟอร์รัสคลอไรด์มีประโยชน์หลายอย่างโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความสามารถในการลดของมันกล่าวคือสามารถออกซิไดซ์ได้ง่าย ใช้เป็นตัวอย่างในสีและสารเคลือบเนื่องจากช่วยในการยึดติดกับพื้นผิว

ธาตุเหล็กเป็นธาตุอาหารรองที่จำเป็นต่อสุขภาพของมนุษย์และสัตว์บางชนิด มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนการหายใจและการเพิ่มจำนวนของเซลล์

ด้วยเหตุนี้ FeCl ₂จึงใช้ในการเตรียมยา ไอออน Fe ²⁺ดังกล่าวดูดซึมได้ดีกว่าไอออน Fe ³⁺ในลำไส้

มันถูกใช้สำหรับการผลิตของ FeCl 3 ใช้ในโลหะวิทยาในอ่างเคลือบเหล็กเพื่อให้มีการสะสมที่เหนียวมากขึ้น

นี่คือการใช้งานที่โดดเด่นอื่น ๆ

ในการระบายสีผ้า

FeCl ₂ใช้เป็นสารเคลือบสีหรือสีย้อมในผ้าบางประเภท มอร์แดนท์ทำปฏิกิริยาทางเคมีและจับตัวกับสีย้อมและผ้าไปพร้อม ๆ กันกลายเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ

ด้วยวิธีนี้สีย้อมยังคงติดอยู่กับเนื้อผ้าและสีจะเข้มข้นขึ้น

Ferrous Chloride FeCl ₂ช่วยให้สีติดบนเนื้อผ้า Gina Pina ที่มา: Wikimedia Commons

ในการบำบัดน้ำเสีย

FeCl ₂ใช้ในโรงบำบัดน้ำเสียหรือโรงบำบัดน้ำเสีย (น้ำทิ้ง)

ในแอปพลิเคชั่นนี้เฟอร์รัสคลอไรด์มีส่วนร่วมในการเกิดออกซิเดชันของตะกอนโดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่า Fenton oxidation การเกิดออกซิเดชันนี้ทำให้เกิดการแตกของโคลนและปล่อยน้ำที่เกาะอยู่อย่างมาก

ส่วนของโรงบำบัดน้ำเสียที่สามารถสังเกตเห็นกากตะกอน บางครั้งจะได้รับการบำบัดด้วยเฟอร์รัสคลอไรด์ FeCl ₂เพื่อให้สามารถแยกออกจากน้ำได้ง่ายขึ้น Evelyn Simak / Sewage ทำงานทางตอนเหนือของ Dickleburgh ที่มา: Wikimedia Commons

จากนั้นกากตะกอนสามารถถูกทำให้แห้งและกำจัดด้วยวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การใช้เฟอร์รัสคลอไรด์ช่วยลดต้นทุนของกระบวนการ

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการเสนอให้ใช้เพื่อลดการก่อตัวของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ในน้ำเสียดังกล่าว

ด้วยวิธีนี้การกัดกร่อนที่เกิดจากก๊าซนี้และกลิ่นไม่พึงประสงค์จะลดลง

ในการศึกษาทางเคมี

เนื่องจากคุณสมบัติในการรีดิวซ์ (ตรงกันข้ามกับการออกซิไดซ์) FeCl ₂จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการตรวจสอบต่างๆในห้องปฏิบัติการเคมีฟิสิกส์และวิศวกรรม

นักวิทยาศาสตร์บางคนใช้ไอระเหยของเฟอร์รัสคลอไรด์เพื่อดึงโลหะมีค่าเช่นแพลตตินั่มแพลเลเดียมและโรเดียมจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วในรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล

ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้เพื่อกำจัดก๊าซที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม พวกเขาอยู่ในท่อระบายอากาศของรถยนต์และรถบรรทุกที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล

ท่อไอเสียของยานพาหนะที่มีการสังเกตส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่าซึ่งเป็นที่ตั้งของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนก๊าซที่เป็นอันตรายให้เป็นก๊าซที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม Ahanix1989 ที่ English Wikipedia ที่มา: Wikimedia Commons

หลังจากเวลาผ่านไประยะหนึ่งเครื่องฟอกไอเสียของรถจะเสื่อมสภาพและสูญเสียประสิทธิภาพและต้องเปลี่ยนใหม่ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วจะถูกทิ้งและกำลังพยายามกู้คืนโลหะมีค่าที่มีอยู่

ตารางเซรามิกของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ร่องรอยของโลหะที่มีคุณค่าที่จะกู้คืนได้ด้วย FeCl ₂ ตั้งอยู่ การรีไซเคิล Global-Kat ที่มา: Wikimedia Commons

ตามที่นักวิจัยกล่าวว่าด้วยเหล็กจากเฟอร์รัสคลอไรด์โลหะเหล่านี้จึงกลายเป็นโลหะผสมแม่เหล็ก

โลหะผสมสามารถสกัดด้วยแม่เหล็กจากนั้นจึงนำโลหะที่มีค่ากลับคืนมาด้วยวิธีการที่เป็นที่รู้จัก

ในการศึกษาทางชีวเคมี

เนื่องจากมี Fe ²⁺ไอออนบวกซึ่งเป็นธาตุอาหารรองที่สำคัญในมนุษย์และสัตว์บางชนิดจึงใช้ FeCl ₂ในการศึกษาทางชีวเคมีและทางการแพทย์

การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าเฟอร์รัสคลอไรด์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อราของพลาสมาอาร์กอนเย็น

Cold Plasma เป็นเทคโนโลยีที่ใช้สำหรับการฆ่าเชื้อของพื้นผิวและเครื่องมือทางการแพทย์ มันขึ้นอยู่กับการก่อตัวของอนุมูลไฮดรอกซิล OH ·จากความชื้นของสิ่งแวดล้อม อนุมูลเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับผนังเซลล์ของจุลินทรีย์และทำให้มันตาย

ในการตรวจสอบนี้ FeCl _{2 ได้}ปรับปรุงผลของพลาสมาเย็นและเร่งการกำจัดเชื้อราที่ทนต่อวิธีการฆ่าเชื้อโรคอื่น ๆ

นักวิทยาศาสตร์บางคนพบว่าการใช้ FeCl ₂ช่วยเพิ่มผลผลิตในปฏิกิริยาเพื่อให้ได้น้ำตาลกลูโคสโดยเริ่มจากชานอ้อย

ในกรณีนี้เนื่องจาก Fe ^{2+ เป็น}องค์ประกอบขนาดเล็กที่จำเป็นต่อสุขภาพของมนุษย์การมีอยู่ในร่องรอยในผลิตภัณฑ์จึงไม่ส่งผลกระทบต่อมนุษย์

อ้างอิง

1. Fukuda, S. et al. (2019) เฟอร์รัสคลอไรด์และเฟอร์รัสซัลเฟตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อราของพลาสมาอาร์กอนในบรรยากาศเย็นบน Aureobasidium pullulans ที่ทำให้เกิดการเคลือบผิว J Biosci Bioeng, 2019, 128 (1): 28-32. กู้คืนจาก ncbi.clm.nih.gov
2. Ismal, OE และ Yildirim, L. (2019). โลหะและสารชีวมวล ในผลกระทบและอนาคตของเคมีสีเขียวสำหรับเทคโนโลยีสิ่งทอ. บทที่ 3, หน้า 57-82 กู้คืนจาก sciencedirect.com.
3. Zhang, W. และคณะ (2019) การเร่งปฏิกิริยาร่วมของแมกนีเซียมคลอไรด์และเฟอร์รัสคลอไรด์สำหรับไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์และการผลิตกลูโคสจากชานอ้อย Bioresour Technol 2019, 291: 121839 กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
4. Zhou, X. et al. (2015) บทบาทของเหล็กพื้นเมืองในการปรับปรุงความสามารถในการละลายน้ำของตะกอนผ่านเปอร์ออกซิเดชั่น รายงานทางวิทยาศาสตร์ 5: 7516. กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
5. Rathnayake, D. et al. (2019) การควบคุมไฮโดรเจนซัลไฟด์ในท่อระบายน้ำโดยการเร่งปฏิกิริยากับออกซิเจน Science of the Total Environment 689 (2019) 1192-1200. กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
6. Taninouchi, Y. และ Okabe, TH (2018). การกู้คืนโลหะกลุ่มแพลทินัมจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วโดยใช้การบำบัดด้วยไอเหล็กคลอไรด์ Metall and Materi Trans B (2018) 49: 1781. กู้คืนจาก link.springer.com.
7. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) เฟอร์รัสคลอไรด์ สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. Aresta, M. et al. (1977) เหล็ก (0) ออกซิเดชั่นโดยไฮโดรเจนคลอไรด์ในเตตร้าไฮโดรฟูแรน: วิธีง่ายๆในการไดออกไซด์ของเหล็ก (II) คลอไรด์ อนินทรีย์เคมีปีที่ 16 ฉบับที่ 7 พ.ศ. 2520 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
9. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons