Fluoruro de hierro (III)

El fluoruro de hierro(III), también conocido como fluoruro férrico, son compuestos inorgánicos con la fórmula FeF₃(H₂O)_x donde x = 0 o 3. Son de interés principalmente para los investigadores, a diferencia del cloruro de hierro (III) relacionado. El fluoruro de hierro (III) anhidro es blanco, mientras que las formas hidratadas son de color rosa claro.

Propiedades químicas y físicas

El fluoruro de hierro (III) es un sólido antiferromagnético térmicamente robusto que consta de centros de Fe (III) de alto espín, lo que es consistente con los colores pálidos de todas las formas de este material. Tanto el fluoruro de hierro (III) anhidro como sus hidratos son higroscópicos.

Estructura

La forma anhidra adopta una estructura simple con centros octaédricos de Fe(III)F₆ interconectados por enlaces lineales Fe-F-Fe. En el lenguaje de la cristalografía, los cristales se clasifican como romboédricos con un grupo espacial R-3c. El motivo estructural es similar al visto en ReO3. Aunque el sólido no es volátil, se evapora a altas temperaturas, el gas a 987 °C está formado por FeF₃, una molécula plana de simetría D_3h con tres Fe-F iguales. bonos, cada uno de longitud 176,3 pm. A temperaturas muy altas, se descompone dando FeF₂ y F₂.

Se conocen dos formas cristalinas (o más técnicamente, polimorfos) de FeF₃·3H₂O: las formas α y β. Estos se preparan mediante la evaporación de una solución de HF que contiene Fe³⁺ a temperatura ambiente (forma α) y por encima de 50 °C (forma β). El grupo espacial de la forma β es P4/m, y la forma α mantiene un grupo espacial P4/m con una subestructura J6. La forma α sólida es inestable y se convierte a la forma β en cuestión de días. Las dos formas se distinguen por su diferencia en la división cuadrupolar de sus espectros de Mössbauer.

Preparación, ocurrencia, reacciones

El fluoruro de hierro (III) anhidro se prepara tratando prácticamente cualquier compuesto de hierro anhidro con flúor. De manera más práctica y como la mayoría de los fluoruros metálicos, se prepara tratando el cloruro correspondiente con fluoruro de hidrógeno:

FeCl₃ + 3 HF → FeF₃ + 3 HCl

También se forma como una película pasivante al entrar en contacto entre el hierro (y el acero) y el fluoruro de hidrógeno. Los hidratos cristalizan en ácido fluorhídrico acuoso.

El material es un aceptor de fluoruro. Con hexafluoruro de xenón se forma [FeF₄][XeF₅].

El FeF₃ puro aún no se conoce entre los minerales. Sin embargo, la forma hidratada se conoce como el muy raro mineral fumarólico topsøeite. Generalmente es un trihidrato, su química es un poco más compleja: FeF[F_0.5(H₂O)_0.5]₄·H₂O.

Aplicaciones

El principal uso comercial del fluoruro de hierro (III) en la producción de cerámica.

Algunas reacciones de acoplamiento cruzado son catalizadas por compuestos a base de fluoruro férrico. Específicamente, el acoplamiento de compuestos de biarilo está catalizado por complejos de fluoruro de hierro (II) hidratados de ligandos de carbeno N-heterocíclicos. Otros fluoruros metálicos también catalizan reacciones similares. También se ha demostrado que el fluoruro de hierro (III) cataliza la adición quimioselectiva de cianuro a aldehídos para dar cianhidrinas.

Seguridad

El material anhidro es un poderoso agente deshidratante. La formación de fluoruro férrico puede haber sido responsable de la explosión de un cilindro de gas fluoruro de hidrógeno.