RADIOAMATÉRSKÝ OBČASNÍK

OK1CJB - Jaroslav Janata - Czech Republic - QTH:Říčany - Loc: JN79hx - EPC:#1217 - SWL: OK1 15512

  • Zvětšit velikost písma
  • Výchozí velikost písma
  • Zmenšit velikost písma
       OK1CJB                    Jaroslav Janata                    Czech Republic                    QTH: Říčany                    Loc: JN79hx                    EPC:  #1217                    OK QRP CLUB No: 533                    SWL:  OK1 15512      

Chlorid železitý FeCl3

Tisk
Nejsa chemikem, uvedl jsem, že text článku je citací ze stránek ABCdimenze. Proto velice děkuji za e/m který mi došel 5. září 2013 od pana Poláška.

Vážený pane,
dostal jsem se víceméně náhodou k Vašim stránkám o výrobě chloridu železitého .
http://www.ok1cjb.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=103:0-982&catid=48:dilna&Itemid=63

Píšete tam, že na výrobu chloridu železnatého FeCl2 použiváte 1500 ml kyseliny chlorovodíkové a na oxidaci na chlorid železitý FeCl3 přiléváte dalších 150 ml kyseliny chlorovodíkové. To je ale chybně, už z chemických rovnic a dokonce i ze vzorců chloridu železitého a železnatého , které jste do článku napsal, vychází, že na výrobu chloridu železnatého je třeba použít dva díly kyseliny chlorovodíkové a na jeho úplnou oxidaci na chlorid železitý je třeba přidat ještě jeden díl stejně koncentrované kyseliny chlorovodíkové.
To ovšem platí pro chemicky stechiometrickou výrobu chloridu železitého.

Pro výrobu chloridu železitého na leptání je zájem , aby ve výsledné směsi zaručeně nebyla žádná volná kyselina chlorovodíková , která by při leptání v místnosti unikala, smradila a způsobovala korozi. Což se může stát, že při domácím odměřování bude ten třetí díl neúmyslně o nějaký mililitřík větší . Proto aspoň já při domácí výrobě chloridu železitého z třetího dílu uberu tak 10 - 20 %. Aby se všechna přidávaná kyselina zaručeně spotřebovala.

Co se týká vlastní oxidace peroxidem vodíku, moje zkušenosti jsou takové, že chlorid je nutné vychladit k teplotě 0 st C. Buďto to v zimě nechat venku přes noc nebo nádobu obložit ledem z ledničky. Za normální teploty je oxidace peroxidem hodně ztrátová, protože většina peroxidu vodíku se ještě před oxidací ve styku s ionty železa stihne rozložit na volný kyslík, který uteče.
Oxidace při té nízké teplotě je třeba dělat pomalým přiléváním peroxidu za neustálého míchání , aby peroxid průběžně reagoval a nehromadil se v roztoku. Kde by se mohl najednou rozložit za silného napěnění.

Rovnice jsou :
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2O
2 FeCl2 + 2 HCl + H2O2 = 2 FeCl3 + 2 H2O

V gramech to vychází :
55,84 Fe + 72,92 HCl = 106,37 FeCl2 + 18 H2O
212,74 FeCl2 + 72,92 HCl + 34,02 H2O2 = 324,42 FeCl3 + 36 H2O

V gramech a mililitrech používaných roztoků HCl 31 - 36 % a H2O2 30 %
55,84 Fe + 204,3 -171,9 HCl = 106,37 FeCl2 + 18 H2O
212,74 Fe + 204, 3 -171,9 HCl + 102 H2O2 = 324,42 FeCl3 + 36 H2O

Tady vychází , že těch 200 gramů železa je na rozpouštění v 1500 militrech kyseliny chlorovodíkové málo, bylo by potřeba asi dvojnásobné množství, v praxi přebytek, celkem tak 500 - 800 gramů.
Varuji tady před používáním jemných železných pilin v takovém množství. Dojde k rychlé reakci, místnímu velkému oteplení a varu, úniku kyseliny až zničení nádoby atd. Kusy železa by měly být optimálně velikosti středně velkých až menších hřebíků, šroubků, odřezků černého plechu atd. Piliny by mohly být jen malá část navážky toho železa.

Co se týká hotového chloridu železitého, podle mně je výhodné roztok nejdřív hrubě přefiltrovat a potom ho takových 10 minut venku nebo pod digestoří nechat vařit, aby se se z roztoku uvolnily případné těkavé, smradící a korozívní látky, vzniklé třeba při rozpouštění železa. Po vychladnutí pak znova a jemně odfiltrovat další sraženinu. Chlorid pak při tom leptání méně smrdí. Jemnější povahy mohou vařit ten roztok ještě s trochou drti dřevěného uhlí, které roztok vyčistí ještě víc.

S pozdravem Radim Polášek


Vrtalo mi hlavou, jak to vlastně s regenerací chloridu železitého je. Chemici v rodině mi neporadili. Až jsem narazil na stránky ABCdimenze , kde bylo vše jasně a srozumitelně popsáno. Moudro není moje ale autora těchto řádek, který se skrývá pod značkou -2006-R.C.


Příprava:
Asi nejjednodušší je výroba chloridu železitého ze rzi, jejím rozpouštěním v kyselině chlorovodíkové. Rez však není k dispozici vždy a v dostatečném množství. Lepší je vyrábět chlorid železitý ze železa. K tomu účelu se hodí železo, které má malý obsah uhlíku a není legováno. Vhodné jsou levné konstrukční oceli, betonářská ocel, nebo i hřebíky. (V žádném případě ne oceli nástrojové, zušlechtěné, nebo dokonce nerezové.) Železo musíme nejdříve rozdělit na pokud možno co nejmenší kusy (vůbec nejlepší jsou třísky, piliny a pod). Pak očistit od mechanických nečistot, a odmastit.
K odmaštění je nejvhodnější rozpustit cca 100g sody v litru horké vody a železo v tomto roztoku propírat nebo vařit po zhruba půl hodiny. Pak důkladně omýt od sody v horké vodě.
Takto připraveného 200g železa vložíme do dvoulitrové kádinky a přilijeme 1500ml kyseliny chlorovodíkové (30-35%). Reakce probíhá poměrně klidně, asi po půlhodině směs v kádince začneme pomalu zahřívat, aby byla teplá a zahříváme, dokud se nerozpustí všechno železo.
Reakce probíhá dle rovnice:
2HCl + Fe › FeCl 2 + H 2
Nyní máme připravený zelený roztok chloridu železnatého. Necháme jej vychladnout a přefiltrujeme od nerozpuštěných zbytků, což jsou z velké části částečky uhlíku, který zbyl z oceli. Pak zoxidujeme dvojmocné železo na trojmocné peroxidem vodíku. Do kádinky s roztokem chloridu železnatého přilijeme asi 150ml kyseliny chlorovodíkové, promícháme, a pomalu přiléváme 30% ní peroxid vodíku, celkem asi 200ml a stále důkladně mícháme. Pozor! Reakce může být dosti prudká! Barva roztoku přejde ze zelené do žlutohnědé až tmavě hnědé.

2FeCl 2 + H 2 O 2 + 2HCl › 2 FeCl 3 + 2H 2 O

Po dolití všeho peroxidu vodíku a důkladném promíchání necháme ještě několik minut stát v klidu. Pak můžeme roztok zahustit a nechat vykrystalizovat chlorid železitý, který je však velmi hydroskopický a na vzduchu se rozplývá až na hustý roztok. Je lepší jej sušit při teplotě okolo 100°C. Z uvedeného množství získáme okolo 0,5 kg chloridu železitého.

Vlastnosti chloridu železitého:
t. t. = 306°C
t.v. = 315°C (za rozkladu)
hustota = 2,898g.cm 3
molární hmotn. = 162.21 g mol-1 (hexahydrat: 270.30 g mol-1)

Chlorid železitý FeCl 3 je v bezvodém stavu červenohnědá šupinkovitá látka, která snadno sublimuje. S vodou vytváří hydráty. Obchodní produkt je většinou tmavě žlutý až hnědožlutý hexahydrát FeCl 3.6H 2 O. Mnohdy je slisován do tvaru kuliček, tyčinek, kvádrů a pod. Na trhu je také jeho vodný roztok, viskózní a hustý – hustoty 1380-1500kg.m-3, jehož barva je většinou žlutohnědá až hnědá, bod tuhnutí = -35°C. Roztoky chloridu železitého vykazují silnou kyselost. Roztok chloridu železitého leptá měď a je jedním z nejrozšířenějších leptadel plošných spojů. Známý je i chlorid železitý pod názvem zahlubovač na měď.

rozpustnost hexahydrátu:
při 20°C ve 100g H 2 O......47,9g
při 50°C ve 100g H 2 O......75,6g
při 100°C ve 100g H 2 O....84,3g

je velmi dobře rozpustný také v acetonu, etanolu, metanolu a éteru.

Regenerace leptací lázně:
Pokud používáme chlorid železitý k leptání mědi (tedy i leptání plošných spojů), pak musíme počítat s tím, že vlivem probíhajících reakcí klesá časem jeho leptací schopnost. Po chemické stránce se lázeň vyčerpává proto, že vzniká chlorid měďnatý

2FeCl 3 + Cu › CuCl 2 + 2FeCl 2

ve skutečnosti tato reakce probíhá ve dvou fázích, nejdříve vzniká chlorid měďný

FeCl 3 + Cu › FeCl 2 + CuCl

a další reakcí vzniká chlorid měďnatý
FeCl 3 + CuCl › FeCl 2 + CuCl 2

Krom toho probíhá do jisté míry v roztoku ještě i reakce:
CuCl 2 + Cu › 2CuCl

abychom lázeň regenerovali musíme nejdříve do ní vložit železo, které vyloučí z roztoku měď:

CuCl 2 + Fe › FeCl 2 + Cu

Vyloučenou měď odfiltrujeme a provedeme znova oxidaci chloridu železnatého na chlorid železitý peroxidem vodíku, za přidání trochy kyseliny solné.


Praxe s regenerací:
Tento odstavec jsem vložil po svých zkušenostech s regenerací leptací lázně. Nejsa chemikem, budiž mi prominuty nespecifické termíny. Moje manželka , která je jak jsem již několikrát zmínil chemickou inženýrkou, mi nemůže odpustit, že uhlík nazývám svinstvem. Omlouvám se tedy autorovi článku, všem chemikům a mé ženě obzvlášť. Jarda ok1cjb.



Hrst malých hřebíků (1x10 mm) jsem v kádince vypral horkou vodou s Jarem. Po důkladném propláchnutí jsem je přelil vyčerpaným chloridem železitým. Do kádinky jsem přilil trochu 30% kyseliny chlorovodíkové (solné). Množství odhaduji asi na 10ccm do 800 ccm chloridu. Reakce se krásně rozběhla. Z roztoku se začaly uvolňovat bublinky vodíku. Železné hřebíky se začaly rozpouštět a na dně se objevily hrudky mědi. Na hladině se objevilo černé svinstvo. Myslím, že to je uvolněný uhlík z materiálu hřebíků. Roztok začal zelenat a  neustále se uvolňoval vodík, nechal jsem tedy kádinku svému osudu a šel spát.



Ráno už byl v kádince klid. Roztok byl tmavě zelený a nic nebublalo. Tekutinu jsem slil a přefiltroval přes kus starého kapesníku v plastovém sítku. Začal jsem do roztoku přidávat 30% peroxid vodíku. Reakce velice bouřlivá!. Vaří se to a cáká to ven z kádinky! Potřísněnou kůži jsem si hned omyl v tekoucí vodě a šel si radši pro brýle. Za chvíli se barva roztoku změnila ze zelené na tmavě hnědou. Usoudil jsem, že to asi bude v pořádku.


Ještě jsem propláchl hřebíky od zbytků mědi a schoval je pro další regeneraci. Že zkorodují, vůbec nevadí. Dokonce je to prý lepší. Jediné co se nepovedlo, byl potřísněný stůl a dlaždice na podlaze. Stůl má smůlu a dlaždice doufám něčím vyčistím. Protože jsem ale všechno dělal u sebe v kumbále, postih od drahé polovičky nehrozí. Staré triko, na kterém jsou také skvrny, raději hned vyhodím. Nerad poslouchám připomínky. Zápach už je vyvětrán, a tak pokus prohlašuji za úspěšný.



Při práci je nutná opatrnost. Pracujeme se silnými žíravinami.

Je nutné si přečíst instrukce na
obalech a jimi se také řídit!



Skladování:
Chlorid železitý je látka silně korozívní, koroduje kovy, mnohé látky rozrušuje, na kůži nechává žlutohnědé stopy a leptá ji. Stejné rezavé skvrny zanechává chlorid železitý na textiliích, dřevě, a na mnoha jiných látkách.
Skladovat a používat jej je nejvhodnější v láhvích ze skla, nebo plastů. Jako nejvhodnější materiály, které mu odolávají jsou: sklo, guma, keramika plasty – nejlépe PE a PP, ale i jiné.

Bezpečnost:
Při manipulaci s chloridem železitým je potřebné nosit ochranné rukavice a brýle. Je to látka dráždivá, leptá sliznice a pokožku. Páry dráždí oči, které také bývají nejvíce ohroženy v případě zasažení roztokem, nebo pevným chloridem železitým!! Při potřísnění omývat zasažená místa proudem vody, při zasažení očí vyplachovat velkým množstvím vody až 15 min! Při zasažení očí a v případě zasažení ve větším rozsahu vyhledat lékaře.
Chlorid železitý i jeho roztoky se ukládají mimo dosah dětí. Je mírně jedovatý LD 50 = 260mg/kg.

[1]
[2]
http://abcdimenze.wz.cz/elektronika/vyrobafecl.html
bezpečnostní list chloridu železitého FeCl 3
autor: -2006-R.C
Alchem Plzeň, s.r.o.