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El cloruro de hierro(III) describe los compuestos inorgánicos con la fórmula FeCl3(H2O)x. También llamados cloruro férrico, estos compuestos son algunos de los compuestos de hierro más importantes y comunes.
Están disponibles tanto en formas anhidras como hidratadas, ambas higroscópicas. Presentan hierro en su estado de oxidación +3. El derivado anhidro es un ácido de Lewis, mientras que todas las formas son agentes oxidantes suaves. Se utiliza como limpiador de agua y como agente grabador para metales.
Química
El cloruro férrico (III) puede existir tanto como un material anhidro como en una serie de hidratos. Sus estructuras son bastante distintas.
Anhidro
El compuesto anhidro es un sólido cristalino higroscópico con un punto de fusión de 307,6 °C. El color depende del ángulo de visión: a la luz reflejada, los cristales parecen verde oscuro, pero a la luz transmitida, aparecen púrpura-rojizos. El cloruro férrico anhidro (III) tiene la estructura de BiI3, con centros de Fe(III) octaédricos interconectados por ligandos de cloruro bidentados.
El cloruro férrico (III) tiene un punto de fusión relativamente bajo y hierve alrededor de los 315 °C. El vapor consiste en el dímero Fe2Cl6, al igual que el cloruro de aluminio. Este dímero se disocia en el FeCl3 monomérico (con simetría molecular del grupo puntual D3h) a temperaturas más altas, compitiendo con su descomposición reversible para dar cloruro de hierro (II) y gas cloro.
Hidratos
El cloruro férrico forma hidratos al exponerse al agua, reflejando su acidez de Lewis. Todos los hidratos muestran deliquescencia, lo que significa que se vuelven líquidos al absorber la humedad del aire. La hidratación da lugar a derivados de complejos acuosos con la fórmula [FeCl2(H2O)4]+.
Este catión puede adoptar una estereoquímica trans o cis, reflejando la ubicación relativa de los ligandos de cloruro en el centro de hierro octaédrico. Se han caracterizado cuatro hidratos mediante cristalografía de rayos X: el dihidrato FeCl3·2H2O, el disesquihidrato FeCl3·2.5H2O, el trisesquihidrato FeCl3·3.5H2O y finalmente el hexahidrato FeCl3·6H2O.
Estas especies difieren en cuanto a la estereoquímica del catión de hierro octaédrico, la identidad de los aniones y la presencia o ausencia de agua de cristalización. Las fórmulas estructurales son [trans−FeCl2(H2O)4][FeCl4], [cis−FeCl2(H2O)4][FeCl4]·H2O, [cis−FeCl2(H2O)4][FeCl4]·H2O y [trans−FeCl2(H2O)4]Cl·2H2O. Los tres primeros miembros de esta serie tienen el anión tetracloroférrico tetraédrico ([FeCl4]−).
Soluciones
Al igual que los hidratos sólidos, las soluciones acuosas de cloruro férrico también consisten en el catión octaédrico [FeCl2(H2O)4]+ con estereoquímica no especificada. La especiación detallada de las soluciones acuosas de cloruro férrico es desafiante porque los componentes individuales no tienen firmas espectroscópicas distintivas. Los complejos de hierro(III), con una configuración d5 de alto espín, son cinéticamente lábiles, lo que significa que los ligandos se disocian y se asocian rápidamente.
Una complicación adicional es que estas soluciones son fuertemente ácidas, como se espera para complejos aquo de un metal tricatiónico. Los complejos aquo de hierro son propensos a la olación, la formación de derivados oxo poliméricos.
Las soluciones diluidas de cloruro férrico producen nanopartículas solubles con un peso molecular de 104, que exhiben la propiedad de «envejecimiento», es decir, la estructura cambia o evoluciona a lo largo de varios días. Las especies poliméricas formadas por la hidrólisis de los cloruros férricos son clave para el uso del cloruro férrico en el tratamiento del agua.
En contraste con el comportamiento complicado de sus soluciones acuosas, las soluciones de cloruro férrico en éter dietílico y tetrahidrofurano son bien comportadas. Ambos éteres forman aductos 1:2 de la fórmula general FeCl3(éter)2. En estos complejos, el hierro es pentacoordinado.
Usos del cloruro de hierro (III)
Tratamiento de aguas
En la aplicación más grande, el cloruro férrico se utiliza en el tratamiento de aguas residuales y en la producción de agua potable. Al formar redes altamente dispersas de materiales que contienen Fe-O-Fe, los cloruros férricos actúan como coagulantes y floculantes.
En esta aplicación, una solución acuosa de FeCl3 se trata con una base para formar un floc de hidróxido de hierro(III) (Fe(OH)3), también formulado como FeO(OH) (ferrihidrita). Este floc facilita la separación de materiales suspendidos, aclarando el agua.
El cloruro férrico también se utiliza para eliminar fosfato soluble de las aguas residuales. El fosfato de hierro(III) es insoluble y, por lo tanto, precipita como un sólido. Una ventaja potencial de su uso en el tratamiento del agua es que el ion férrico oxida (desodoriza) el sulfuro de hidrógeno.
Grabado y limpieza de metales
También se utiliza como agente de lixiviación en hidrometalurgia de cloruro, por ejemplo, en la producción de Si a partir de FeSi (proceso Silgrain de Elkem).
En otra aplicación comercial, una solución de cloruro férrico es útil para grabar cobre según la siguiente ecuación:
2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
El cloruro cúprico soluble se enjuaga, dejando un patrón de cobre. Esta química se utiliza en la fabricación de placas de circuito impreso (PCB).
El cloruro férrico se utiliza en muchos otros pasatiempos que involucran objetos metálicos.
Química orgánica
En la industria, el cloruro férrico se utiliza como catalizador en la reacción de etileno con cloro, formando dicloruro de etileno (1,2-dicloroetano):
H2C=CH2 + Cl2 → ClCH2CH2Cl
El dicloruro de etileno es un producto químico de consumo, que se utiliza principalmente en la producción industrial de cloruro de vinilo, el monómero para fabricar PVC.
Ilustrando su uso como ácido de Lewis, el cloruro férrico cataliza la sustitución aromática electrofílica y las clorinaciones. En este papel, su función es similar a la del cloruro de aluminio. En algunos casos, se utilizan mezclas de ambos.
Síntesis orgánica
Aunque los cloruros férricos rara vez se utilizan en la síntesis orgánica práctica, han recibido considerable atención como reactivos porque son económicos, abundantes en la Tierra y relativamente no tóxicos.
Muchos experimentos exploran tanto su actividad redox como su acidez de Lewis. Por ejemplo, el cloruro férrico oxida naftoles a naftoquinonas: Los 3-alquil-tiofenos se polimerizan a politionofenos al ser tratados con cloruro férrico. Se ha demostrado que el cloruro férrico promueve la reacción de acoplamiento C-C.
Se han desarrollado varios reactivos basados en cloruro férrico soportado. En gel de sílice, la sal anhidra se ha aplicado a ciertas reacciones de deshidratación y rearreglo tipo pinacol. Un reactivo similar pero humedecido induce reacciones de hidrólisis o epimerización. En alúmina, el cloruro férrico ha demostrado acelerar las reacciones ene.
Cuando se trata previamente con hidruro de sodio, el cloruro férrico produce un agente reductor de hidruro que convierte alquenos y cetonas en alcanos y alcoholes, respectivamente.
Para más información Ferric Chloride
Como citar este artículo:
APA: (2024-11-05). Cloruro de hierro (III). Recuperado de https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/cloruro-de-hierro-iii/
ACS: . Cloruro de hierro (III). https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/cloruro-de-hierro-iii/. Fecha de consulta 2025-07-02.
IEEE: , "Cloruro de hierro (III)," https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/cloruro-de-hierro-iii/, fecha de consulta 2025-07-02.
Vancouver: . Cloruro de hierro (III). [Internet]. 2024-11-05 [citado 2025-07-02]. Disponible en: https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/cloruro-de-hierro-iii/.
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