Fluoruro de hierro (II)
Fluoruro de hierro (II)
Identificadores
  • 7789-28-8 anhidro controlarY
  • 13940-89-1 (tetrahidrato) ☒norte
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
Araña química
  • 74215 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.029.232
Identificador de centro de PubChem
  • 522690
UNIVERSIDAD
  • NP4W87HLVO controlarY
  • DTXSID50894779
  • InChI=1S/2FH.Fe/h2*1H;/q;;+2/p-2 controlarY
    Clave: FZGIHSNZYGFUGM-UHFFFAOYSA-L controlarY
  • InChI=1/2FH.Fe/h2*1H;/q;;+2/p-2
    Clave: FZGIHSNZYGFUGM-NUQVWONBAX
  • [Fe+2].[F-].[F-]
Propiedades
FeF2​
Masa molar93,84 g/mol (anhidro)
165,902 g/mol (tetrahidrato)
Aparienciacristales transparentes incoloros [1]
Densidad4,09 g/cm 3 (anhidro)
2,20 g/cm 3 (tetrahidrato)
Punto de fusión970 °C (1780 °F; 1240 K) (anhidro)
100 °C (tetrahidrato) [3]
Punto de ebullición1100 °C (2010 °F; 1370 K) (anhidro)
2,36 × 10 −6 [2]
Solubilidadinsoluble en etanol , éter ;
se disuelve en HF
+9500,0·10 −6 cm3 / mol
Estructura
Rutilo (tetragonal), tP6
P4 2 /mnm, No. 136
Peligros
Seguridad y salud en el trabajo (SST/OHS):
Principales peligros
Provoca quemaduras graves en la piel y daños oculares.
Productos de descomposición peligrosos formados en condiciones de incendio: óxidos de hierro [4]
Etiquetado SGA :
GHS05: CorrosivoGHS08: Peligro para la saludGHS09: Peligro ambiental
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 2: Undergoes violent chemical change at elevated temperatures and pressures, reacts violently with water, or may form explosive mixtures with water. E.g. white phosphorusSpecial hazard COR: Corrosive; strong acid or base. E.g. sulfuric acid, potassium hydroxide
4
0
2
COR
punto de inflamabilidadno aplicable [4]
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

El fluoruro de hierro (II) o fluoruro ferroso es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular FeF 2 . Forma un tetrahidrato FeF 2 ·4H 2 O al que a menudo se hace referencia con los mismos nombres. Las formas anhidra e hidratada son sólidos cristalinos blancos. [1] [5]

Estructura y unión

El FeF2 anhidro adopta la estructura de rutilo de TiO2 . Como tal, los cationes de hierro son octaédricos y los aniones de fluoruro son trigonométricos planares. [6] [7]

El tetrahidrato puede existir en dos estructuras o polimorfos . Una forma es romboédrica y la otra es hexagonal, siendo la primera la que presenta un desorden. [1]

Al igual que la mayoría de los compuestos de fluoruro, las formas anhidras e hidratadas del fluoruro de hierro (II) presentan un centro metálico de espín alto. Los estudios de difracción de neutrones a baja temperatura muestran que el FeF 2 es antiferromagnético . [8] Las mediciones de capacidad térmica revelan un evento a 78,3 K que corresponde al ordenamiento del estado antiferromagnético. [9]

Propiedades físicas seleccionadas

El FeF 2 sublima entre 958 y 1178 K. Utilizando los métodos de torsión y Knudsen, se determinó experimentalmente el calor de sublimación y se calculó un promedio de 271 ± 2 kJ mol −1 . [10]

Se propone la siguiente reacción para calcular la energía de atomización de Fe + : [11]

FeF 2 + e → Fe + + F 2 (o 2F) + 2e

Síntesis y reacciones

La sal anhidra se puede preparar por reacción de cloruro ferroso con fluoruro de hidrógeno anhidro. [12] Es ligeramente soluble en agua (con producto de solubilidad K sp = 2,36×10 −6 a 25 °C) [13] así como en ácido fluorhídrico diluido , dando una solución verde pálido. [1] Es insoluble en disolventes orgánicos . [5]

El tetrahidrato se puede preparar disolviendo el hierro en ácido fluorhídrico hidratado caliente y precipitando el resultado mediante la adición de etanol . [1] Se oxida en aire húmedo para dar, entre otros, un hidrato de fluoruro de hierro (III) , (FeF 3 ) 2 ·9H 2 O. [1]

Usos

El FeF2 se utiliza para catalizar algunas reacciones orgánicas. [14]

Investigación sobre baterías

El FeF2 se ha investigado como material de cátodo para baterías de iones de litio y de iones de fluoruro. A diferencia de los óxidos metálicos convencionales, que dependen de un mecanismo de almacenamiento de litio basado en intercalación, el FeF X (x = 2, 3) funciona a través de un mecanismo de conversión complejo, lo que da como resultado una mayor densidad de energía. Los cátodos de fluoruro son estables hasta 1000 °C. [15] La estabilidad no solo mejora la seguridad y reduce el riesgo de descontrol térmico. [16]

El FeF X exhibe una evolución de fase distintiva, fases intermedias y transformaciones morfológicas durante la litiación y deslitiación. [17] [18] Se mantiene una red estable de aniones de fluoruro a lo largo de los ciclos de carga y descarga, en consonancia con una alta reversibilidad de los ciclos. [19] [20]

Referencias

  1. ^ abcdef Penfold, BR; Taylor, MR (1960). "La estructura cristalina de una forma desordenada de fluoruro de hierro (II) tetrahidratado". Acta Crystallographica . 13 (11): 953–956. doi : 10.1107/S0365110X60002302 .
  2. ^ John Rumble (18 de junio de 2018). Manual de química y física del CRC (99.ª edición). CRC Press. pp. 5–188. ISBN 978-1138561632.
  3. ^ Pradyot Patnaik. Manual de productos químicos inorgánicos . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8 
  4. ^ ab Sigma-Aldrich. "Hoja de datos de seguridad del material". Sigma-Aldrich . Consultado el 5 de abril de 2011 .
  5. ^ ab Dale L. Perry (1995), "Manual de compuestos inorgánicos", página 167. CRC Press. ISBN 9780849386718 
  6. ^ Stout, J.; Stanley A. Reed (1954). "La estructura cristalina de MnF 2 , FeF 2 , CoF 2 , NiF 2 y ZnF 2 ". J. Am. Chem. Soc . 76 (21): 5279–5281. doi :10.1021/ja01650a005.
  7. ^ MJM, de Almeida; MMR, Costa; JA, Paixão (1 de diciembre de 1989). "Densidad de carga de FeF2". Acta Crystallographica Sección B. 45 (6): 549–555. doi :10.1107/S0108768189007664. ISSN  0108-7681.
  8. ^ Erickson, R. (junio de 1953). "Estudios de difracción de neutrones del antiferromagnetismo en fluoruro manganoso y algunos compuestos isomorfos". Physical Review . 90 (5): 779–785. Bibcode :1953PhRv...90..779E. doi :10.1103/PhysRev.90.779.
  9. ^ Stout, J.; Edward Catalano (diciembre de 1953). "Anomalías térmicas asociadas con el ordenamiento antiferromagnético de FeF 2 , CoF 3 y NiF 2 ". Physical Review . 92 (6): 1575. Bibcode :1953PhRv...92.1575S. doi :10.1103/PhysRev.92.1575.
  10. ^ Bardi, Gianpiero; Brunetti, Bruno; Piacente, Vincenzo (1996-01-01). "Presión de vapor y entalpías estándar de sublimación de difluoruro de hierro, dicloruro de hierro y dibromuro de hierro". Journal of Chemical & Engineering Data . 41 (1): 14–20. doi :10.1021/je950115w. ISSN  0021-9568.
  11. ^ Kent, Richard; John L. Margrave (noviembre de 1965). "Estudios espectrométricos de masas a altas temperaturas. VIII. La presión de sublimación del fluoruro de hierro (II)". Revista de la Sociedad Química Americana . 87 (21): 4754–4756. doi :10.1021/ja00949a016.
  12. ^ W. Kwasnik "Fluoruro de hierro (II)" en Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2.ª edición, editado por G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1, pág. 266.
  13. ^ "CONSTANTES DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2018-07-12 . Consultado el 2016-11-07 .
  14. ^ Wildermuth, Egon; Rígido, Hans; Federico, Gabriele; Ebenhöch, Franz Ludwig; Kühborth, Brigitte; Plata, Jack; Rituper, Rafael (2000). "Compuestos de hierro". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a14_591. ISBN 978-3527306732.
  15. ^ Nikitin, MI; Chilingarov, NS; Alikhanyan, AS (1 de enero de 2021). "Estabilidad térmica de fluoruros mixtos de elementos 3D". Revista rusa de química inorgánica . 66 (1): 89–95. doi :10.1134/S0036023621010058. ISSN  1531-8613.
  16. ^ Viswanathan, Venkatasubramanian; Epstein, Alan H.; Chiang, Yet-Ming; Takeuchi, Esther; Bradley, Marty; Langford, John; Winter, Michael (marzo de 2022). "Corrección del autor: los desafíos y las oportunidades del vuelo con baterías". Nature . 603 (7903): E30. doi :10.1038/s41586-022-04612-5. ISSN  1476-4687. PMID  35293393.
  17. ^ Badway, F.; Cosandey, F.; Pereira, N.; Amatucci, GG (2003). "Nanocompuestos de fluoruro metálico de carbono". Revista de la Sociedad Electroquímica . 150 (10): A1318. doi :10.1149/1.1602454.
  18. ^ Olbrich, Lorenz F.; Xiao, Albert W.; Pasta, Mauro (1 de diciembre de 2021). "Cátodos de fluoruro de tipo conversión: estado actual del arte". Current Opinion in Electrochemistry . 30 : 100779. doi :10.1016/j.coelec.2021.100779. ISSN  2451-9103.
  19. ^ Xiao, Albert W.; Lee, Hyeon Jeong; Capone, Isaac; Robertson, Alex; Wi, Tae-Ung; Fawdon, Jack; Wheeler, Samuel; Lee, Hyun-Wook; Grobert, Nicole; Pasta, Mauro (junio de 2020). "Comprensión del mecanismo de conversión y el rendimiento de los cátodos de nanocristales de FeF2 monodispersos". Nature Materials . 19 (6): 644–654. doi :10.1038/s41563-020-0621-z. ISSN  1476-4660. PMID  32094491.
  20. ^ Olbrich, Lorenz F.; Xiao, Albert W.; Schart, Maximilian; Ihli, Johannes; Matthews, Guillaume; Sanghadasa, Mohan; Pasta, Mauro (febrero de 2024). "Baterías de metal de litio y fluoruro de hierro en electrolitos líquidos iónicos basados ​​en bis(fluorosulfonil)imida". Cell Reports Physical Science . 5 (2): 101787. doi :10.1016/j.xcrp.2024.101787.
  • Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre fluoruros y compuestos
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