Cloruro ferroso

¿Qué es el cloruro ferroso?

El cloruro ferroso es un sólido inorgánico formado por la unión de un catión Fe²⁺ y dos aniones cloruro Cl^–. Su fórmula química es FeCl₂. Tiende a absorber agua del ambiente. Uno de sus hidratos es el tetrahidrato FeCl_2•4H₂O, un sólido verdoso.

Es muy soluble en agua y tiende a oxidarse fácilmente en presencia de aire formando el cloruro férrico FeCl₃. Por ser fácilmente oxidable y, por lo tanto, capaz de actuar como reductor, es muy utilizado en los laboratorios de investigación química y biológica.

El cloruro ferroso tiene varios usos, entre los que destaca el de ayudar a otros agentes en la oxidación de los lodos derivados del tratamiento de aguas residuales o cloacales. También se utiliza en el proceso de recubrimiento con hierro de metales y posee algunos usos en la industria farmacéutica.

Asimismo, se ha experimentado la utilización de FeCl₂ en la recuperación de metales valiosos de los catalizadores gastados que se encuentran en los tubos de escape de los vehículos que funcionan con gasolina o diésel.

Se emplea en la industria textil para fijar los colores en algunos tipos de tela.

Estructura del cloruro ferroso

El cloruro ferroso está formado por un ion ferroso Fe²⁺ y dos iones cloruro Cl^– unidos mediante enlaces iónicos.

El ion ferroso Fe²⁺ posee la siguiente estructura electrónica:

1s², 2s² 2p⁶, 3s² 3p⁶ 3d⁶, 4s⁰

donde se puede observar que perdió dos electrones de la capa 4s.

Esta configuración no es muy estable, y por esta razón tiende a oxidarse, es decir, perder otro electrón, esta vez de la capa 3d, formando el ion Fe³⁺.

Por su parte, el ion cloruro Cl^– posee la siguiente estructura electrónica:

1s², 2s² 2p⁶, 3s² 3p⁶

donde se puede ver que adquirió un electrón adicional en la capa 3p, completándola. Esta configuración es muy estable porque todas las capas electrónicas están completas.

Nomenclatura del cloruro ferroso

• Cloruro ferroso.
• Cloruro de hierro (II).
• Dicloruro de hierro.
• Cloruro ferroso tetrahidratado: FeCl_2•4H₂O.

Propiedades del cloruro ferroso

• Estado físico. Sólido de incoloro a verde pálido, cristales.
• Peso molecular. 126,75 g/mol,
• Punto de fusión. 674 °C.
• Punto de ebullición. 1023 °C.
• Peso específico. 3,16 a 25 °C/4 °C.
• Solubilidad. Muy soluble en agua: 62,5 g/100 mL a 20 °C. Soluble en alcohol, acetona. Ligeramente soluble en benceno. Prácticamente insoluble en éter.
• Otras propiedades. El FeCl₂ anhidro es muy higroscópico. Absorbe agua con facilidad del ambiente, formando variedad de hidratos, especialmente el tetrahidrato, en el cual por cada molécula de FeCl₂ hay 4 moléculas de H₂O unidas a este (FeCl_2•4H₂O). En presencia de aire se va oxidando lentamente a FeCl₃. Esto significa que el ion Fe²⁺ se oxida fácilmente a ion Fe³⁺. Si se calienta en presencia de aire, forma rápidamente cloruro férrico FeCl₃ y óxido férrico Fe₂O₃. El FeCl₂ es corrosivo para metales y tejidos.

Obtención del cloruro ferroso

Se obtiene tratando un exceso de metal hierro Fe con solución acuosa de ácido clorhídrico HCl a altas temperaturas.

Fe⁰ + 2 HCl → FeCl₂ + 2 H⁺

Sin embargo, debido a la presencia de agua, mediante este método se obtiene el cloruro ferroso tetrahidratado FeCl_2•4H₂O.

Para obtenerlo anhidro (sin agua incorporada en los cristales) algunos investigadores han optado por realizar la reacción de polvo de hierro con HCl anhidro (sin agua) en el solvente tetrahidrofurano (THF) a una temperatura de 5 °C.

Se obtiene de esta forma el compuesto FeCl_2•1,5THF, el cual al ser calentado a 80-85 °C al vacío o en atmósfera de nitrógeno (para evitar la presencia de agua) produce el FeCl₂ anhidro.

Usos del cloruro ferroso

El cloruro ferroso posee diversos usos, basados generalmente en su capacidad reductora, es decir, que puede ser fácilmente oxidado.

• Industria. Se usa en pinturas y recubrimientos, pues ayuda a fijarlos de la superficie. Es utilizado en metalurgia, en baños de recubrimientos de hierro, para proporcionar un depósito más dúctil. Se usa para la manufactura de FeCl₃. 
• Medicina. El hierro es un micronutriente esencial para la salud humana y de algunos animales. Está involucrado en la síntesis de proteínas, en la respiración y en la multiplicación de las células. Por ello, el FeCl₂ se emplea en preparaciones farmacéuticas. El ion Fe²⁺ como tal se absorbe mejor que el ion Fe³⁺ en el intestino. 
• En la coloración de telas. El FeCl₂ es empleado como mordiente o fijador de colorantes en algunos tipos de tela. El mordiente reacciona químicamente y se une de forma simultánea al tinte y a la tela, formando un compuesto insoluble sobre esta. De esta forma, el colorante queda fijo a la tela y se intensifica su color.
• En el tratamiento de aguas residuales. El FeCl₂ se emplea en las plantas de tratamiento de aguas residuales o de desecho (aguas de cloaca). En esta aplicación, participa en la oxidación del lodo, mediante un proceso denominado oxidación de Fenton. Esta oxidación causa la ruptura de los flóculos de lodo y permite la liberación del agua que se encuentra fuertemente unida a este. Luego, el lodo puede secarse y desecharse de manera ecológica. La utilización del cloruro ferroso ayuda a disminuir los costos del proceso. También se ha propuesto recientemente para disminuir la formación de gas sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno en dichas aguas de cloaca. De esta forma se disminuiría la corrosión producida por este gas y también los olores desagradables.

• En estudios químicos. Por sus propiedades reductoras (lo contrario de oxidante), el FeCl₂ es ampliamente usado en diversas investigaciones en laboratorios de química, física e ingeniería. Ciertos científicos utilizaron vapores de cloruro ferroso para extraer metales valiosos como platino, paladio y rodio de catalizadores gastados de vehículos que funcionan con gasolina o diésel. Estos catalizadores se usan para eliminar gases nocivos para el ser humano y el ambiente. Están ubicados en el tubo de escape de los automóviles y camiones que funcionan con gasolina o diésel. Pasado cierto tiempo, el catalizador del vehículo se gasta y pierde efectividad y hay que sustituirlo. El catalizador gastado se desecha, y se están realizando esfuerzos para recuperar los metales valiosos que este contiene. Según los investigadores, con el hierro del cloruro ferroso dichos metales formaron aleaciones magnéticas. Las aleaciones pudieron ser extraídas con imanes y luego recuperados los metales valiosos por métodos ya conocidos.

• En estudios bioquímicos. Por poseer el catión Fe²⁺, micronutriente importante en el ser humano y algunos animales, el FeCl₂ se usa en estudios de bioquímica y medicina. Ciertos estudios permitieron demostrar que el cloruro ferroso mejora la eficacia fungicida del plasma frío de argón. El plasma frío es una tecnología utilizada para la esterilización de superficies e instrumentos médicos. Está basada en la formación de radicales hidroxilo OH· a partir de la humedad del ambiente. Estos radicales reaccionan con la pared celular del microorganismo y ocasionan su muerte. En esta investigación, el FeCl₂ mejoró el efecto del plasma frío y aceleró la eliminación de un hongo resistente a otros métodos de desinfección. Algunos científicos encontraron que la utilización de FeCl₂ permite aumentar el rendimiento en las reacciones de obtención de glucosa partiendo de bagazo de caña de azúcar. En este caso, siendo el Fe²⁺ un microelemento esencial para la salud humana, su presencia en trazas en el producto no afectaría al ser humano.

Referencias

1. Fukuda, S. Ferrous chloride and ferrous sulfate improve the fungicidal efficacy of cold atmospheric argon plasma on melanized Aureobasidium pullulans. J. Biosci. Bioeng. Recuperado de ncbi.clm.nih.gov.
2. Zhou, X. Role of indigenous iron in improving sludge dewaterability through peroxidation. Scientific Reports. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
3. Rathnayake, D. Hydrogen sulphide control in sewers by catalyzing the reaction with oxygen. Science of the Total Environment. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
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5. Ferrous Chloride. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.