フッ化鉄とは
フッ化鉄とは、鉄のフッ化物のことです。
フッ化鉄(II)、フッ化鉄(II,III)、フッ化鉄(III)などがあります。最も一般的に取り扱われているのはフッ化鉄(III)です。フッ化鉄はGHS分類で皮膚腐食性・刺激性に分類されています。
フッ化鉄の法規制は、労働安全衛生法で名称等を表示・通知すべき危険物および有毒物に指定されています。労働基準法、PRTR法、毒物および劇物取締法にはいずれも該当しません。
フッ化鉄の使用用途
フッ化鉄の使用用途は、セラミックや陶磁器の釉薬、各種触媒の出発物質などが挙げられます。
その他の使用用途として、ステンレスなどの金属への不動態膜形成が知られています。フッ化鉄を用いてステンレスなどの金属表面にフッ化不動態を形成させると、耐腐食性を向上可能です。一般にステンレスは耐腐食性に優れた素材ですが、半導体の製造プロセスなどでは、反応性・腐食性の強いガスである塩化水素やフッ化水素が用いられ、腐食などの問題が発生する可能性があります。
フッ化鉄の性質
フッ化鉄(III)の無水物の外観は、白色～緑色の結晶または粉末です。水和物は淡いピンク色です。融点は1,000°C以上で、水に溶けません。フッ化水素酸に溶解し、ほかの酸には加熱するとわずかに溶けます。陶磁器の製造に利用され、毒性が強いです。
フッ化鉄(III)は、高スピンの鉄(III)中心からなる熱的に強い反強磁性固体です。フッ化鉄(III)の無水物と水和物は吸湿性を有します。フッ化鉄(III)は六フッ化キセノンと[FeF4][XeF5]を形成します。
フッ化鉄の構造
フッ化鉄(III)は三フッ化鉄とも呼ばれ、化学式はFeF3で表されます。分子量は112.84g/molで、密度は3.52g/cm3です。
フッ化鉄(III)の三水和物は、分子量が166.89g/molで、密度が2.3g/cm3です。α型とβ型の2種類の結晶形が知られています。Fe3+を含むHF溶液を室温で蒸発させるとα型が、50°C以上で蒸発させるとβ型が調製可能です。固体のα型は不安定で、数日でβ型に変化します。
フッ化鉄のその他情報
1. フッ化鉄(III)の合成法
純粋なフッ化鉄(III)は、鉱物中では確認されていません。しかし水和した形は、非常にまれに噴気孔鉱物であるtopsøeiteとして知られています。一般的に三水和物で、化学構造はFeF[F0.5(H2O)0.5]4・H2Oです。
フッ化鉄(III)は、塩化鉄とフッ化水素の反応によって製造されます。水酸化鉄をフッ化水素酸に溶解して得られた水和物を、加熱脱水する方法なども知られています。
2. フッ化鉄(II)の性質
フッ化鉄(II)は淡黄色の結晶です。融点は970°Cで、沸点は1,100°Cであり、空気中で加熱すると酸化鉄(III)になります。水に微溶で、酸に溶けます。エーテルやエタノールには溶けません。低温での中性子回折法によると、フッ化鉄(II)は反強磁性体です。
フッ化鉄(II)は鉄を赤熱して、フッ化水素との反応によって生成します。湿った空気中で酸化して、フッ化鉄(III)の水和物である(FeF3)2・9H2Oになります。
3. フッ化鉄(II)の構造
フッ化鉄(II)は二フッ化鉄とも呼ばれ、化学式はFeF2で表されます。分子量は93.84g/molで、密度は4.09g/cm3です。FeF2は有機反応で触媒としてよく使用されます。
フッ化鉄(II)の四水和物は淡緑色の結晶であり、分子量は165.902g/molで、密度は2.095g/cm3です。化学式はFeF2(OH2)4で、正八面体型六配位構造を取っています。水に難溶ですが、酸に溶けます。
フッ化鉄(II)の八水和物は緑色の柱状晶で、密度は4.20g/cm3です。鋼鉄製容器のフッ化不動態皮膜に使用され、毒性が強いです。