Synthese von FeCl2 Eisen(II)Chlorid (trocken) CAS: 7758-94-3

[Jayko]

Sehr geehrte Gemeinde hier wieder eine einfache anorganische Synthese von mir die ich selbst ausprobiert habe.

Reaktionsgleichung:

CaCl₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + 2HCl 
Fe + 2 HCl --MeOH--> FeCl₂*6MeOH + H₂ 
FeCl₂ * 6MeOH  FeCl₂ + 6 MeOH

In einem 100 mL Zweihalskolben mit Rückflusskühler und Quick-Fit Hülse werden 0.5 g Eisenpulver (1.0  equiv.) eingewogen und in 25 mL Methanol suspendiert. In einem weiteren Zweihalskolben mit Olive und Tropftrichter wird so viel fein gemörsertes, wasserfreies Calciumchlorid eingewogen, dass 10 equiv. Chlorwasserstoff entstehen. In den Tropftrichter werden 15 mL konz. Schwefelsäure gefüllt und die beiden Kolben mittels Schlauch, Quick-Fit und Pasteurpipette zusammengeführt. Die Pasteupipette wird mit Filterwolle, 3-4 cm Natriumsulfat und einer weiteren Schicht Filterwolle bestückt. Die Übergangsbereiche zwischen Schlauch, Pasteurpipette und Quick-Fit sind großzügig mit Parafilm abzudichten. Nicht reagierender Chlorwasserstoff wird mittels Glasrohr in Natronlauge (c = 1 mol/L; 15 equiv. Natriumhydroxid) neutralisiert.  Nun wird die Schwefelsäure langsam in den Kolben getropft, sodass ein konstanter Strom an Chlorwasserstoff entsteht. Sobald die schwarze Suspension zu einer grünen Lösung geworden ist, wird in Methanol gelöster Chlorwasserstoff durch Einleiten von Druckluft (ca. 20 min) ausgetrieben und ebenfalls mit Natronlauge neutralisiert. Es ist permanent darauf zu achten, dass keine der Reaktionsmischungen in die Schläuche gezogen wird (Abklingen der Reaktion, entstehender Unterdruck), da dies irreversible Zersetzung am Produkt bewirkt. Das Lösungsmittel wird am Rotationsverdampfer entfernt um einen bräunlich-grünen Feststoff zu erhalten. Zur Aufreinigung wird das Rohprodukt mit Diethylether (20 mL) versetzt, der übrige Feststoff filtriert und mit Diethylether (Portionen à 10 mL) gewaschen, bis er farblos ist. Das Reinprodukt wird an der Luft getrocknet.

Einwaagen:
0,508 g Fe
5,031 g CaCl₂
15 ml H₂SO₄ (95%)
15,1 g NaOH (für den Gasfänger)
25 ml MeOH
~ 100ml Et₂O

Ausbeuten und Reinheiten:
Reinheit 98,18%
Ausbeute 19,97% oder 0,228g

Die minderwertige Ausbeute lässt sich dadurch erklären, dass einiges an Produktlösung durch unachtsamkeit beim aufschnallen des Rundkolbens auf den Rotorvapor verschüttet wurde !!

Im Anhang befindet sich ein IR Spektrum des Produkts welches mit einer Refferenzprobe von Sigma-Aldrich verglichen wurde.

Literatur:
(1) Biorad/Stadtler Ir Data Collection Spectrum ID: BR152865
(2) PubchemID 24458

Vergleich zu Sigma Aldrich:
https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/372870

Wenn man die beiden Spektren mit dem Literaturspektrum vergleicht kann man sehen, dass die selben Peaks vorhanden sind jedoch sind die Peaks beim Literaturspektrum um einiges stärker ausgeprägt. Die könnte aufgrund eines anderen Gerätes auftreten sowie aufgrund einer höheren gemessenen Konzentration.


-Jayko

[Heuteufel]

Sehr schön! 
Du hast das Produkt an der Luft getrocknet; ich weiß nicht ob das so gut ist, da es leicht Wasser ziehen und zusätzlich zum FeCl3 oxidieren kann. War das Pulver nach dem Trockenen noch weiß?
Mal so ne Frage als dummer OCler: bedeutet die Tatsache dass man charakteristische Banden im IR-Spektrum erkennen kann, dass FeCl2 zumindest im Festkörper eine überwiegend kovalente Verbindung ist (also kein ionisches Salz)?

[Jayko]

Sehr schön! 
Du hast das Produkt an der Luft getrocknet; ich weiß nicht ob das so gut ist, da es leicht Wasser ziehen und zusätzlich zum FeCl3 oxidieren kann. War das Pulver nach dem Trockenen noch weiß?
Mal so ne Frage als dummer OCler: bedeutet die Tatsache dass man charakteristische Banden im IR-Spektrum erkennen kann, dass FeCl2 zumindest im Festkörper eine überwiegend kovalente Verbindung ist (also kein ionisches Salz)?

Nein natürlich im Exikator mit Stickstoff drin und nicht ganz an der Luft ^^'' Entschuldigung hätte ich vieleicht erwähnen sollen. Jedoch auch wenn man es an der Luft sollte es nicht sooo schnell oxidieren und man sollte es trocken kriegen allein deswegen da es bereits fast trocken ist wenn man es aus dem Roti entfernt. Am besten wäre es wenn man es unter einer Argon Atmosphäre in einem Vial lagert dann später damit auch keine Oxidation passieren kann.

Man kann auch ionische Salze mit dem IR Spektrometer untersuchen da auch das Kristallgitter sich zu einem gewissen Grad verbiegt oder zumindest mit den IR Wellen schwingt. Eben diese Schwingung wird dann gemessen. Bzw das ist ja kein wirkliches Salz sondern eher sowas wie eine Mischung aus Salz und Komplex (weil auch immer etwas an Luftfeuchtigkeit am Fe koordiniert) und deswegen kann man das auch so Messen da es eben nicht NUR eine ionische Verbindung ist - diese Begründung ist eher mit sehr großer Vorsicht zu genießen und funktioniert auch nicht immer (aber hier) . Außerdem wird hier kein normales Ir Spektrometer verwendet sondern ein ATR-Infrarotspektrometer welches meist dazu verwendet wird.

[Heuteufel]

Hey, danke für die Antwort! Ah, OK... Was die Sache mit dem IR angeht, klingt nicht unlogisch aber völlig überzeugt bin ich auch nicht. Wasserfreies FeCl3 ist z.B. deutlich kovalent und löst sich in organischen Lösungsmitteln... bin mir wirklich nicht so sicher welche Schwingungen man da sieht. Auf jeden Fall ist es interessant dass eine so „einfache“ Frage vermutlich die meisten Leute (mich eingeschlossen) ins Rudern bringt. 

[Jayko]

@Heuteufel man muss eben auch dazu sagen dass das IR Gerät das ich verwende eigentlich um etliches Stärker sendet als ein normales da es eben extra für solche Anorganischen Salze/Komplexe gedacht ist um "richtig fest am Gitter zu rütteln"  :-De
Ich werde mal sehen ob ich ein Vergleichsspektrum von einem anderem Gerät von FeCl2 bekomme und werd es hier dann posten. Ugf Literaturrecherche 

[Jonas87]

Hey, danke für die Antwort! Ah, OK... Was die Sache mit dem IR angeht, klingt nicht unlogisch aber völlig überzeugt bin ich auch nicht. Wasserfreies FeCl3 ist z.B. deutlich kovalent und löst sich in organischen Lösungsmitteln... bin mir wirklich nicht so sicher welche Schwingungen man da sieht. Auf jeden Fall ist es interessant dass eine so „einfache“ Frage vermutlich die meisten Leute (mich eingeschlossen) ins Rudern bringt. 

so wirklich unlogisch finde ich das auch nicht, aber auch nicht wirklich überzeugt - wie du auch.

[Jonas87]

Sehr schön! 
Du hast das Produkt an der Luft getrocknet; ich weiß nicht ob das so gut ist, da es leicht Wasser ziehen und zusätzlich zum FeCl3 oxidieren kann. War das Pulver nach dem Trockenen noch weiß?
Mal so ne Frage als dummer OCler: bedeutet die Tatsache dass man charakteristische Banden im IR-Spektrum erkennen kann, dass FeCl2 zumindest im Festkörper eine überwiegend kovalente Verbindung ist (also kein ionisches Salz)?

gute Frage zuletzt - würde mich auch interessieren.