В какой пропорции разводить хлорное железо. Как приготовить водный раствор хлорного железа. Физические характеристики хлорного железа

Хлорное железо это самый эффективный химикат для травления печатных плат, но уж очень дорогой. Приготовить его собственными руками в резиновых перчатках можно по рецептам выписанным из журнала «Радио».

Способы приготовления хлорного железа

Для приготовления хлорного железа, используемого при травлении печатных плат, мы использовали порошкообразный железный сурик и техническую соляную кислоту, имеющиеся в продаже. На одну (по объему) часть соляной кислоты требуется 1,5-2 части сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуле, добавляя сурик небольшими порциями до прекращения химической реакции, в результате которой образуется раствор хлорного железа, готового к употреблению, а на дно выпадает осадок. Приготовление хлорного железа необходимо производить на открытом воздухе, соблюдая меры предосторожности В. БАЦУЛА. В. КУЗИН г. Севастополь

В «Радио» (1990. № 8, с. 74) была опубликована заметка А. Сергиенко и В. Иваненко «Приготовление хлорного железа», в которой рассказано, как в любительских условиях приготовить треххлористое железо для травления плат. Суть этого способа состоит в обработке соляной кислотой обычной ржавчины. Однако набрать необходимое количество ржавчины не так просто, как кажется. К тому же в ней неизбежно бывает немало «грязи», которая портит конечный продукт. Эту задачу я решил химическим путем. При прокаливании на огне железного купороса (его можно приобрести в магазинах, торгующих бытовой химией или садово-огородными принадлежностями) из него сначала испаряется вода и остается белая масса безводной соли сульфата железа. При дальнейшем нагревании (при температуре более 400С) масса разлагается с выделением газообразных окислов серы, которые образуют в воздухе пары серной кислоты. Поэтому работу надо проводить под хорошей вытяжкой или на открытом воздухе. В процессе прокаливания необходимо дробить спекающуюся массу. Через некоторое время она превращается в тонкодисперсный порошок ржавчины довольно высокой чистоты. Хранить порошок следует в герметичной посуде, так как он гигроскопичен и из-за этого слеживается в комки. Химическое обоснование процесса получения ржавчины изложено в учебном пособии Глинки Н. Л. «Общая химия» (например, 1975 г. на с. 680)
В. ЗАБИРОНИН, г. Луцк, Украина

Журнал уже опубликовал насколько вариантов рецептуры раствора для травления печатных плат, не содержащего хлорного железа. И все же многие предпочитают обрабатывать платы в растворе хлорного железа, поскольку в нем травление идет значительно быстрее. К сожалению, готовое хлорное железо остается дефицитом, и это заставляет радиолюбителей искать способы самостоятельного его приготовления (некоторые из них тоже были описаны в журнале). Мы предлагаем еще один довольно простой способ приготовления хлорного железа в домашних условиях. Для этого потребуется техническая соляная кислота, продаваемая в магазинах хозяйственных товаров, и двуокись железа - ржавчина. В трехлитровую банку наливают примерно 1л кислоты, соблюдая необходимые меры предосторожности, и засыпают туда понемногу двуокись железа до тех пор, пока не прекратится реакция. После отстаивания раствор надо слить в другую посуду - он готов к травлению. Работу желательно проводить вне жилого помещения, так как в ходе реакции выделяется большое количество пены и газов, имеющих неприятный запах, а в пене могут быть остатки кислоты.
А. СЕРГИЕНКО. В ИВАНЕНКО г. Артемовск Ворошиловградскои обл.

Если нет хлорного железа в готовом виде (в порошке), то его можно приготовить самому. Для этого необходимо иметь 9 %-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой на несколько дней. По окончании реакции раствор становится светло-зеленым, а через пять-шесть дней окраска меняется на желто-бурую - раствор хлорного железа готов к применению. Для приготовления хлорного железа можно использовать порошкообразный железный сурик. При этом на одну объемную часть концентрированной соляной кислоты требуется 1,2-2 части сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуде, добавляя сурик небольшими порциями. После прекращения химической реакции на дно выпадает осадок - раствор хлорного железа готов к применению.

В процессе травления печатных плат раствор хлорного железа постепенно теряет свою активность, и скорость травления уменьшается. Это объяс¬няется тем, что раствор насыщается ионами меди.
Обычно такой раствор сливают. Од¬нако можно восстановить его актив¬ность простым способом. В отработан-ный раствор надо погрузить несколько больших стальных гвоздей. Через не¬которое время излишек меди из раст¬вора осядет на поверхности гвоздей и на дне сосуда. После этого раствор сливают в другую посуду, удаляют медь из травильной ванны, очищают гвозди, а затем снова кладут их в ванну и заливают этим же раствором. По мере накопления меди на гвоздях ее удаляют. Таким образом, удается значительно продлить «жизнь» раство¬ра хлорного железа.
В. КОЛОБОВ г. Люберцы Московской обл.

«Обычная ржавчина» для изготовления хлорного железа практически не годится. Тем более железные опилки или кусочки железа — проверено! Нужно брать ржавчину, отделяющуюся от железа пластами — она образуется в очень влажной атмосфере (шахта, подвал и т.п.) Эта ржавчина состоит из окиси + закиси железа, что и нужно. На 0,5 л соляной кислоты (продается в хозяйственных магазинах) нужно взять по объему 1,5 стакана измельченной (0,3 — 0,5 см.) ржавчины. Все это поместить в 1 л. стеклянную банку и добавить 25 мл. ацетона (катализатор). Именно ацетона, а не какого-то растворителя. Банку накрыть куском стекла. Помешать 3 — 4 раза за пару дней — и у Вас будет хлорное железо лучше заводского.

Хлорное железо III (железа хлорид, железа трихлорид, но не хлористое железо FeCl 2) использовалось нашими предками в советское время для успешного травления печатных плат, растворяя медь. Но встали вопросы: может ли оно растворять припой, каков сам механизм травления. Итогом статьи стал отказ от хлорного железа: как устаревшего, химически грязного и неэффективного реагента.

Сначала о покупке реактивов. Опять дешевый магазин РусХим, опять оттуда ушел нагруженный, как ишак:
- хлорное железо и иные компоненты продаются от 1кг, и обнаружилось два хлорного железа: шестиводного (FeCl 3 ·6H 2 O, ГОСТ 4147-74) и безводного (FeCl 3 , ТУ 6-00-5763450-129-91, "техническое") - дайте два;
- не сразу обратил внимания на полку с некондицией, но в ней есть гигантский смысл для начинающего химика ввиду копеечных реактивов и посуды.

Поэтому купил с прилавка:
- пробирки со сколотыми краями по 3 рубля (расколется или взорвется - не жалко);
- сернокислое железо II (FeSO 4 , ГОСТ 4148-78) для получения окислением сернокислого железа III (Fe 2 (SO 4) 3) и попытки осадить железо на катоде при электролизе (утолщение деталей железом);
- цинк сернокислый семиводный (ZnSO 4 ·7H 2 O, ГОСТ 4174-77) для оцинковки катода при электролизе.

А также:
- воронку стеклянную для переливания серной кислоты в стеклянную тару. Интересно, можно ли ее переливать обычными воронками - надо капнуть на одну и проследить за реакцией и ее временем. Если будет разъедать час - значит, для кратковременного взаимодействия с серной кислотой необязательно стекло, достаточно полипропилена с быстрой его промывкой. Жаль, не на всех воронках пишут материал изготовления;
- пипетку 25мл и грушу для той же серной кислоты, т.к. при приготовления электролита ее нужно наливать очень аккуратно. Длиннющая тонкая дура, которая торчала из рюкзака острием вверх. Она помогла без весов отмерять воду;
- нитриловые перчатки одноразовые (как наиболее стойкие к серной кислоте), перчатки КЩС (утолщенные кислото-щелочностойкие). Без перчаток теперь ничего в руки не возьму после боевого крещения серной кислотой . Например, пыль на банке сернокислого цинка оказалась не пылью, а неизвестным реактивом (как чуял) - и бумажный платочек с водой тут же покрасился в сине-коричневый цвет. А сернокислый цинк - вещество 2 класса опасности со способностью причинять ожоги через неповрежденную кожу.

Некондиционные реагенты могут быть аж выпуска 1971 года - тара теряет свой внешний вид (резиновые пробки неприятно пахнут, например), и все реагенты лучше пересыпать в собственную тару. Поэтому у начинающего химика под рукой всегда должно быть много пластиковых бутылок и стеклянных банок как расходного материала: реагенты хранить в стекле, пластиковую тару использовать многоразово для проверенных реакций и одноразово для непроверенных. Банки высотой с пробирку использовать как утолщение и защиту от протечек/взрывов этих пробирок для непроверенных реакций. Этикетки с банок проще снимать феном (отойдет этикетка), а остатки клея - растворителем (не всякий клей поддается горячей воде, есть водостойкие).
...теперь я понимаю, почему химик не может жить без балкона и кухни. Где это все, блин, хранить и смешивать...

Итак, отличия шестиводного и безводного хлорида железа:
- безводного требуется в 1.67 раза меньше шестиводного для растворения в воде;
- качество раствора при этом разное: при растворении безводного в раствор выпадает гидроксид железа Fe(OH) 2 , который замедляет травление и осаждается на плате. Мало того, в момент растворения происходит большое выделение тепла, вплоть до расплавления пластиковой тары и треска стекла;
- безводное хлорное железо сильно гигроскопично (используется как осушитель) и химически активно. Поэтому токсичнее шестиводного: при попадании на одежду оставляет пятна (без удаления разъест ткань), при попадании на кожу вызывает слабые ожоги, прижигает слизистые оболочки, высокая коррозионная активность. Но: шестиводное железо уже насыщено водой - и ему нужно совсем немного влаги, чтобы перейти прямо в таре в жидкое состояние (что и наблюдаю внизу тары сейчас: половодье);
- два хлорных железа не могут поделить между собой второй и третий класс опасности, но из абзаца выше можно понять, какому какой. А для безопасности оба вторым считать. По ГОСТ 19433-88: "Разные едкие и (или) коррозионные вещества". Зато пожаро- и взрывобезопасно. Летучесть обоих (в чистом виде) - под вопросом. Имеется реакция с кислородом воздуха 4FeCl 3 + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 + 6Cl 2 - отравиться хлором не самая лучшая идея. Однако реакция протекает при температуре 300-500 градусов - значит, в НУ либо нет реакции, либо настолько медленная, что концентрация хлора не превысит ПДК. Но диктует правило снятия крышки с тары при нечастом использовании: открыл - отошел, хлор тяжелее воздуха и либо останется в таре, либо стечет к ногам.

О растворе хлорного железа:
- отработанные растворы лучше не выливать в канализацию (они еще и химически грязные, с той же медью) из-за реакций с трубами. Раствор можно нейтрализовать мелом, известью, золой или содой, пока не перестанет шипеть (реакция с карбонатами металлов: FeCl 3 + CaCO 3 → FeCO 3 + CaCl 3 - аж пена образуется). Однако если трубы не из металла - активный раствор принесет пользу: очистит от органики. Также нейтрализацию раствора можно произвести сильными щелочами, вроде едкого натра, - однако если избыток карбонатов не страшен, то добавлять щелочь нужно осторожно;
- раствор можно восстановить при помощи соляной кислоты, гидроперита. Если соляной кислотой подкислить раствор - он будет служить эффективнее и дольше. Железные опилки восстановят эффективность раствора хлорного железа (с процеживанием раствора позже через марлю), но не до конца: удаленный из раствора хлор не вернуть. Но встает вопрос цены этих компонентов;
- максимальная способность растворения меди 40%-ным раствором хлорного железа 100г/л (плотность 1.42г/см 3 - 56.8г безводного хлорного железа на 100мл воды или 94.9г шестиводного). Эти данные требуют перепроверки, т.к. другие расчеты указывают на 96г меди при растворе 19%. С другой стороны, расчетная величина - теоретическая. Это как с батарейкой и ложными ампер-часами на ней: никогда не разрядишь до 0В и столько не получишь;
- все, чего касается раствор вне тары либо потом ржавеет, либо приходит в негодность (одежда, например). Рядом с тарой не должно быть металлических поверхностей. Если раствор не закрывать крышкой и оставить в ванной - скорродируют все металлические поверхности;
- раствор можно использовать повторно. Раствор настаивается неделю в герметичной таре, чистая часть сливается в чистую посуду, а осадок утилизируется. Да, придется досыпать хлорного железа при следующем травлении, но его потребуется меньше. К счастью, оно сыпется на глазок, влияет только на скорость протекания реакций.

Эксперимент с раствором хлорного железа безводного ~20% (плотность 1.175г/см 3 - 23.5г на 100мл воды):
- растворение в воде: ощутимое выделение горячего тепла, даже через перчатки жжет, - все железо нельзя разом сыпать в воду (треснула банка, "жара" сохранялась 13 минут!). Выпал осадок гидроксида железа II в субъективно большом количестве. Раствор темно-бурого оттенка, ржавчина не как осадок, а как взвесь;
- при погружении кусочка медной трубки пошли реакции (опять целый бульон получился): 2FeCl 3 + Cu → 2FeCl 2 + CuCl 2 , FeCl 3 + CuCl → FeCl 2 + CuCl 2 , CuCl 2 + Cu → 2CuCl. Через час она не растворилась, но стала розовой. Нагрел до 50 градусов - за полчаса меди не стало (развалилась на кусочки, они "дотлевали"). Оксид меди на проводе также пошел в расход (тоже не весь, судя по всему, рановато вытащил): 2FeCl 3 + 3CuO → Fe 2 O 3 + 3CuCl 2 .
- при погружения припоя ПОС 61 (вместе с медью) - он остался, но покрылся налетом. Пинцет легко снимал с него верхний слой этого налета (черный) - реакция со свинцом Pb + FeCl 3 → PbCl 3 + Fe прошла успешно, поверхность припоя уничтожена;
- раствор стал черного света с зеленоватым оттенком;
- раствор имеет запах от начала и до конца - значит и летучесть. Запах крайне похож на соляную кислоту. И, действительно, идут реакции еще до помещения образцов: FeCl 3 + 3H 2 O → Fe(OH) 3 + 3HCl, 3H 2 O + 2FeCl 3 → Fe 2 O 3 + 6HCl - а соляная кислота есть летучее вещество (которое заодно насыщает воздух и раствором хлорного железа);
- основной механизм распада хлорного железа от воды (в т.ч. из воздуха): FeCl 3 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl 2 + HCl, Fe(OH)Cl 2 + 2H 2 O ↔ Fe(OH) 2 Cl + 2HCl, Fe(OH) 2 Cl + H 2 O → Fe(OH) 3 + HCl. Хлор не выделяется в атмосферу; но кислота, ввиду своей высокой летучести, мгновенно испаряется. А еще соляная кислота реагирует с медью: 2HCl + Cu → CuCl 2 + H 2 ;
- чтобы полностью изолироваться от паров соляной кислоты, использовал стеклянную банку с винтовой крышкой. Это дает возможность использовать раствор в помещении без ощутимых последствий для окружающих предметов;
- при погружении в новый раствор платы с припоем и медью на 1.5 часа при температуре 50 градусов получил феноменальный результат: вытащил идеально чистую плату, а остатки припоя в некоторых дырках успешно удалились шилом. Раствор цвета зеленоватой тьмы. Тест с пожиранием припоя успешен;
- при погружении провода с лакированным покрытием потерпел фиаско: лак остался нетронутым;
- при броске в раствор кусочка алюминия спустя пару минут наблюдал интенсивное выделение газа и тепла (об этом ниже);
- добивание раствора избытком мела сделало его безопасным для канализации, алюминий перестал хулиганить.

Эксперимент с раствором хлорного железа шестиводного (~20%, 39г на 100мл):
- осадок не выпал, температура не поднялась;
- раствор полупрозрачного оранжевого (ржавого) цвета;
- посуда моется легче.
Остальное после реакций как у безводного. Однако предполагается, что коэффициент 1.67 не совсем корректен (раствор субъективно кажется слабее).

Нестандартное применение хлорного железа:
- обезвреживание разлитой ртути 20%-ным раствором;
- альтернативный источник энергии в походе: если в водный раствор кинуть алюминий, получится выделение большого количества тепла. Оксидная пленка алюминия растворяется (Al 2 O 3 + FeCl 3 → Al 2 Cl 3 + FeO 3), алюминий реагирует с водой и самим хлористым железом (2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 при НУ, 3FeCl 3 + Al → 3FeCl 2 + AlCl 3). Если же бросить алюминий в сухое безводное хлорное железо - будет очень сильно экзотермический процесс. Поваренная соль является катализатором данных реакций, а также дает возможность получить на выходе чистое железо;
- остановка кровотечений ватой, смоченным раствором (не пишут концентрацию);
- капать из шприца концентрированный раствор на места пайки трансформаторов, которые не удалось отпаять даже техническим феном (или использование его на плате невозможно). Однако погружение платами с электронными компонентами необратимо уничтожит часть компонентов;
- омеднение посторонних железных предметов после травления. Кинутый в сильно протравленный раствор железный предмет будет омеднен. Вспоминая снятие ржавчины методом электролиза , родился вопрос: а не заменить ли там железо на плату, а ржавчину на медь. Поэтому предполагается другой способ травления: кислота, вода и электролиз - т.к. в удалении ржавчины участвует именно кислота;
- не просто травление плат как избавление от предыдущих паечных мест и электронных компонентов, а именно создание рисунка на печатной плате путем использования токопроводящего маркера или графитового порошка.

Ранее были выработаны правила на неизвестные вещества: рассматривать новый реагент как убийцу первого класса опасности (это спасло меня сегодня от ожогов от сернокислого цинка, т.к. в интернете прочитал иную информацию о его классе опасности). При работе же с реагентами хоть немного знакомыми выработалась другая группа правил:
- изучать каждое вещество в интернете глубоко и въедливо. Это избавит от неожиданностей;
- первую реакцию проводить в очень малом количестве в пробирке и поэтапно перед полноценным ее запуском;
- всегда использовать перчатки, при малейшем сомнении - защитные очки и противогаз. При работе с сернокислым цинком, хлорным железом и сернокислым железом перчатки окрасились в несмываемый желтоватый цвет, и цвет въелся внутрь поверхности. Пока не знаю, насколько это все опасно - поэтому такие перчатки сразу выбросил;
- иметь резервный план отхода в случае ЧП: вытяжка , возможность мгновенного сквозняка (окна и входная дверь нараспашку), иметь антиреагенты или ингибиторы реакции (аммиак и кальцинированная сода для серной кислоты, например).
- не наклоняться над колбами;
- все вещества, кроме кислот, брать пластиковыми чайными ложечками - одна ложечка к каждому реагенту. В зависимости от скорости реакции вещества на ложке определяется срок ее использования;
- использовать тару с двойным дном, хоть самодельную;
- в двух шагах должен быть неиссякаемый источник воды, на расстоянии вытянутой руки - емкость с водой под размер кисти;
- при смешивании нескольких веществ в растворителе сначала смешивать каждое вещество в растворителе, а потом полученные растворы между собой.

И правила сохранности оборудования:
- стол застелить полипропиленовой или полиэтиленовой пленкой (не разъедается кислотами), и только потом сверху - впитывающая ткань или толстый слой газет;
- стеклянную банку, в которой идет реакция, закрутить крышкой, предварительно сделав в ней дырку толстой иголкой или тонким шилом. Минимальная загазованность помещения при отсутствующей вероятности взрыва от избыточного давления. Дырка легко заклеивается скотчем - и банка уже используется для хранения какого-нибудь реактива (не весь раствор хлорного железа прореагировал с металлами, например);
- надувной шарик, натянутый на колбу или банку, является отличным индикатором выделения газов. Презерватив таким индикатором не является;
- предотвращение высоких концентраций реагентов на посуде: посуда окунается в емкость с водой, где идут реакции с избытком воды - а далее перекладывается в такую же емкость с чистой водой. Таким образом позже водой из-под крана можно мыть без страха безвозвратно испачкать раковину или обжечь руки. В случае с хлорным железом на таре остался налет даже после конечного мытья (обычная ржавчина);
- быть трезвым, здоровым и сконцентрированным, чтобы не расплескать дрожащими руками все вокруг себя. Бояться - только в соседней комнате.

Теперь о провальных способах растворения меди и припоя:
- чистящее средство для труб производства "ашан" содержит в своем составе 15% едкого натра. Нагрев до 60 градусов на протяжение 5 часов не привел ни к чему, кроме очистки платы от грязи и, похоже, лака;
- травление медным купоросом возможно, но оно более токсичное, медленное. Совсем древний способ, когда под рукой совсем ничего нет (медный купорос, к тому же, стоит 380 рублей за килограмм);
- травление азотной кислотой очень эффективно, но она летучая и концентрированная - нужно быть еще более внимательным.

Теперь о цене на печатные и макетные платы. Российские магазины отметаются сразу: текстолит стоит бешеных денег, да и платы с отверстиями тоже. Чудик на работе купил макетную плату размером примерно 120x80 за 720 (!) рублей. Срочно, срочно на алиэкспресс. Макетная плата с бесплатной доставкой стоит 65 рублей, но и тут есть способ удешевления. 10 плат по 65 рублей - 650 рублей; а если выбрать плату 100x220 по 24 рубля с платной доставкой 37 рублей - для каждой последующей платы доставка будет увеличиваться всего на 4-6 рублей (зависит от продавца). Итого 7 плат по 24.20 вышли в 214 рублей - по 30.50 за плату огромного размера. Если размер велик - легко режется ножницами, а по металлу - вообще как ножом по маслу.

Общие выводы:
- травление хлорным железом безводным требует больших мер безопасности, чем шестиводным. Одного килограмма такого хлорного железа хватит на годы;
- шестиводного требуется больше безводного в 1.67 раза и выше для достижения той же концентрации раствора;
- травление не требует подогрева, если некуда спешить;
- чистый хлор и иные опасные газы не выделяются в воздух при реакциях в опасных концентрациях, но требуется изоляция для предотвращения коррозии металлов и тара с хорошей изоляцией для хранения реагента и его раствора. Выделяющийся водород ошибочно может быть принят за хлор, водород в большой концентрации порождает опасность взрыва;
- описаны не все формулы реакций. Например, FeCl 3 + H 2 O состоит из 8-ми последовательно-параллельных реакций. И, судя по ним, хоть немного хлора при реакции, но выделяется из-за объединения ионов Cl - в Cl 2 . И крышка банки точно попискивала при растворении в воде хлорного железа - т.е. давление росло от неизвестного газа. Похоже, это минералы из водопроводной воды реагировали с соляной кислотой: для примера, 2HCl + Ca → CaCl 2 + H 2 . И потом еще свинец из припоя с платы: Pb + 2HCl → PbCl 2 + H 2 ;
- существует способ травления лимонной кислотой, солью и перекисью водорода - тема следующей статьи;
- соляная кислота страшнее серной из-за высокой летучести. Если серная сжигает только что попадается на ее пути как жидкости, то соляная - что попадается на ее пути как газа. Правда, серная сжигает сразу, а соляная постепенно. Впрочем, концентрированная соляная кислота 38% - та еще штучка: пары хлороводорода, притягивая влагу воздуха, порождают туман, реагирующий со всем, раздражающий глаза и дыхательные пути человека; а с окислителями выделяет хлор. Поэтому и раствор хлорного железа должен быть плотно закрыт;
- химия есть непостижимая за жизнь наука: только серная кислота с процессами снятия ржавчины и травления плат отняли по 2-3 недели каждый. А сколько кирпичей было наложено при практическом взаимодействии...

Итог статьи: для травления меди и припоев хлорид железа подходит, однако вероятно существование более безопасного и действенного реактива.

(добавлено 14.06.2016) Работа над ошибками и уточнения:
- раствор сливал четко в дырку раковины. Использованную тару вымачивал в двух емкостях с водой. А протравленную плату замочить забыл! В итоге при промывке ее под струей воды получил контакт хлорного железа с нержавеющей раковиной. Контакт о себе дал знать только на утро. Четко по линии стекания струи шла красная спираль на раковине. Повезло, что раковина была грязная - и контакт пришелся на жировую прослойку. Активность хлорного железа более чем доказана: если куда попадет - его смыть будет сложно или невозможно;
- есть проблема тары для больших плат. Если маленькие платы спокойно умещаются по несколько штук в стеклянную банку из-под кабачков "Верес", то большие требуют больших жертв: покупку квадратного поддона для цветов (35см, полипропилен или полиэтилен) и куска стекла (для изоляции раствора от воздуха). Если идти дальше (если на платах есть высокие элементы, которых не жалко), то можно приобрести большую плоскую емкость с крышкой (ШГВ ~300*200*100) для хранения продуктов (поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен, полистирол и поликарбонат - все подходит, т.к. HCL не концентрированная). Любая тара должна быть толстостенная;
- если FeCl 3 и HCl в растворе настолько хорошо реагируют с медью и свинцом, то есть вероятность успешного применения хлорного железа на других металлах и сплавах (разрушение конкретного металла в его составе, как в случае с припоем);
- время вытаскивания платы через 1.5 часа, в моем случае, не означает, что на растворение металлов ушло 1.5 часа. Это может быть и 10 минут, и 30;
- плата, обработанная раствором хлорного железа безводного, покрылась слоем гидроксида железа - пришлось оттирать так же, как и посуду (даже после промывки). В таре с водой для посуды так же плавали хлопья ржавчины. В случае с шестиводным хлорным железом налет отсутствует;
- неизвестен оптимальный момент добавления платы в раствор. Возможно, плату есть смысл окунать именно в воду: чтобы реакция хлорного железа с водой затронула и плату (ведь безводное железо адски нагреет раствор, и тепло пойдет на травление);
- можно кинуть все безводное хлорное железо разом. Но только в тару из толстого стекла. Банка "Верес" выдержала порцию на 150мл (~36г) безводного железа, а вот из более тонкого стекла пошла трещинами;
- какое хлорное железо выбрать - сугубо философский вопрос: плюсы и минусы у каждого свои.

(добавлено 18.06.2016) Сильна гигроскопичность хлорного железа - безводное сначала превращается в шестиводное при контакте с воздухом, а шестиводное из камня превращается в жидкость. В итоге промокать салфеткой пришлось, а не подбирать пинцетом - просыпал, но успел предотвратить песенку "оранжевое небо, оранжевое море" (подставить паркетную доску, открытую часть стола и близлежащие предметы). Хлорное железо идеально подсвечивается холодным светом . Потерянное на полу хлорное железо постепенно прореагирует с водой с образованием дигидроксохлорида железа.

Плата с трансформатором (невозможно было выпаять) успешно очистилась от металлов и трансформатора, а последний... отдаленно напоминал трансформатор.

А вот погруженная дополнительно металлическая емкость от спиртовки... оказалась алюминиевой! Реакция пошла полным ходом, с нагревом и газовыделением - пластиковая тара деформировалась от температуры (видел лишь окончание процесса). На балконе открытом в этот момент вдобавок пошел дождь. Раствор тоже оказался гигроскопичен и начал забирать влагу из воздуха. Как следствие - вышел из берегов, и тара с двойным дном спасла повторно! Но то, что я не вытащил из тары металлическую емкость (помимо плат), понял только на следующий день: емкости не было, растворилась полностью , и я про нее забыл. Цвет раствора, кстати, был не цвета ржавчины, а цвета горчицы.

(добавлено 19.06.2016) Раствор, насыщенный медью, становится ядовитым - предотвращать попадание на кожу. Про раствор хлорного железа (касательно разновидностей металлов) пишут, что "жрет все подряд". Китайские платы содержат припой отличный от ПОС 61 - хуже разрушается, без подогрева раствора уже никуда не деться. Был вопрос: "мыть ли одноразовую посуду или выбрасывать" - ответ "мыть": холодная вода еще не так дорого стоит. Зеленый окрас раствора после травления - CuCl 2 и CuCl.

Попытка вытравить переломившееся жало из паяльника закончилось трагично: хлорное железо (не касаясь медных проводов, но находясь в 2 сантиметрах от них) скорродировало их так, что они легко отсоединились. Дистанционное пагубное влияние хлорного железа на окружающие предметы более чем доказано. Реакции с нихромом не произошло.

(добавлено 24.06.2016) Ха, есть-таки способ лучше. Не грязный медный купорос из садоводческого магазина, не персульфаты натрия/калия/аммония - а обычная лимонная кислота .

(добавлено 30.09.2016) Об утилизации хлорного железа. Попытка высыпать в раковину и смыть большое количество закончится плачевно: разводы, выделение соляной кислоты (!), очень высокая температура раствора. Если безводное - еще хуже.

Казалось бы, есть очень простой способ деактивировать хлорное железо: засыпать гранулами едкого натра (FeCl 3 + NaOH → Fe(OH) 3 + 3NaCl). Гладко на бумаге, да забыли про овраги: расплав этих веществ никак не реагирует, пока не добавить воду. А так как едкий натр при растворении в воде выделяет тепло, и то же самое делает хлорное железо - получаем просто бешеную температуру на выходе. Спасла толщина банки, ее касаться было невозможно - и отправилась в емкость с холодной водой. Как ни странно, не треснула.

Казалось бы, есть очень простой способ деактивировать хлорное железо: смешать с кальцинированной или пищевой содой (2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Fe(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2 ; FeCl 3 + NaHCO 3 → Fe(OH) 3 + NaCl + CO 2). Гладко на бумаге, да забыли про овраги: огромное газовыделение подхватывает раствор и насыщает им комнату.

Можно, конечно, сливать в раковину хлорное железо через воронку в горловину вместе с водой - по столовой ложке. Но когда берешь ХЖ ложкой - брызги или кусочки, в зависимости от типа, из тары хаотично вылетают. Вот насыпал в банки для опытов по чайной ложке ХЖ без верха; казалось бы, ни кусочка мимо - а газета в некоторых местах порыжела мелкими пятнами (ХЖ набрало воды из воздуха и испачкало газету).

В общем, ХЖ годится только для травления плат; и то неэффективно. Не стоит его покупать вообще; а если купили - замучаетесь деактивировать/утилизировать.

(добавлено 06.10.2016) Проверил ХЖ на ртути, специально разгерметизировав градусник на балконе. Ртуть выливалась на несколько дощечек паркетной доски (имитация домашней обстановки). Вылил 40%-ный раствор ХЖ - ртуть быстро начала растворяться: превращаться в сулему (сильнейший яд, отравиться которым можно через царапину на коже). 2FeCl 3 + Hg → 2FeCl 2 + HgCl 2 . Мало того, что яд на выходе, так еще и проблема химической "чистоты" ХЖ осталась - паркетная доска в итоге покрасилась в ржавый цвет. То есть, применять ХЖ для нейтрализации ртути можно - но сохранение качества поверхности после этого не гарантировано, и надо нейтрализовать сулему уже другими химическими реагентами.

Это было последней каплей. Высыпал оба вида ХЖ в ведро на открытом балконе и через 2-метровый желоб стал заливать крепкий раствор кальцинированной соды. На нейтрализацию ушла вся пачка 600г; газа было море, была пена, ведро ощутимо нагрелось: FeCl 3 + Na 2 CO 3 → 2Fe(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2 . Выделение газа и пены с применением пищевой соды было бы феерическим. Полученный раствор ржавчины с поваренной солью был слит в канализацию.

Ртуть лучше раскаленным порошком серы засыпать: за сутки получится безвредное соединение на поверхности шариков ртути: S + Hg = HgS. Эти шарики уже будут твердыми - проще собрать. Также рекомендуют способ обработки хлорамином.

(добавлено 17.10.2016) С утилизацией хлорного железа пропал неприятный запах в шкафу с реагентами. Вонючка наконец-то была найдена и устранена.

Хлорное железо - средняя соль трехвалентного железа и соляной кислоты. На вид это химическое сырье представляет собой мягкую кристаллическую массу ржаво-коричневато-черного цвета. Температура его кипения составляет 319°С, температура плавления - 309°С. Хлорное железо образуется в результате нагревания железа с хлором. Его можно получить также как побочный продукт при производстве хлорида титана TiCl4 и хлорида алюминия AlCl3. Еще один способ получения хлорного железа – горячее хлорирование или окисление раствора FeCl2 с последующим выпариванием раствора FeCl3.

Сфера применения хлорного железа достаточно широка. Его используют как коагулянт для очистки воды, как катализатор в органическом синтезе, как протраву в процессе окрашивания тканей, а также для приготовления железных пигментов и прочих солей железа. Еще раствор хлорного железа используют для травления печатных плат.

Достаточно широкое распространение хлорное железо получило в качестве коагулянта в процессе очистки промышленных и городских сточных вод. По сравнению с другими коагулянтами, в частности с сернокислым алюминием, этот химический продукт имеет важное преимущество – хлорид железа наделен высокой скоростью осаждения разнообразных примесей. В результате гидролиза хлорное железо образует малорастворимый гидроксид железа. В процессе его образования захватываются различные органические и неорганические примеси, образуя при этом рыхлые хлопья, которые легко удаляются из очищаемых стоков. Такие хлопья, плотностью 1001–1100 г/л и размером 0,5–3,0 миллиметров, имеют довольно большую поверхность с отличной сорбционной активностью. В процессе их образования в структуру включаются взвешенные вещества (крупные микроорганизмы, клетки планктона, ил, остатки растений), коллоидные частицы, а также часть ионов загрязнений, ассоциированных на поверхности данных частиц. При помощи данного продукта процесс осаждения шлама протекает намного быстрее и глубже. Еще одно преимущество хлорного железа - его благоприятное влияние на биохимическое разложение шлама. Для качественной очистки сточных вод на один кубический метр требуется 30 г хлорного железа. Очистка вод хлорным железом уменьшает содержание растворимых примесей до 25 процентов, а нерастворимых до 95 процентов. В процессе проведения очистки сточных промышленных и городских вод ядовитые соединения и микроорганизмы разрушаются гипохлоритом натрия.

Благодаря своим ярко выраженным кислотным свойствам хлорид железа используется как катализатор в процессах органического синтеза, при получении термостойких смол и окисления нефтяных битумов. Железо хлорное - энергичный хлорирующий агент, поэтому он применяется для избирательного извлечения некоторых компонентов руд. В частности, это химическое сырье требуется в ароматических углеводородах для реакции электрофильного замещения. Хорошо известно также применение водных растворов хлорного железа. Обладая достаточно мягкими травильными свойствами, они используются в электронной промышленности и приборостроении для травления печатных плат, металлических деталей и медной фольги. Применяется хлорное железо и в строительстве. Его используют как добавку к портландцементу для ускорения процесса схватывания. Добавка хлорного железа значительно увеличивает прочность бетона. Используется этот продукт и в других сферах жизнедеятельности человека, в частности:
с его помощью осветляются природные воды в системах водоподготовки;
удаляется масло из стоков масложировых комбинатов;
он используется при очистке сточных вод кожевенно-меховых предприятий от соединений хрома;
для смягчения хозяйственно-питьевой воды;
а также в хлорорганическом синтезе

Синонимы: Хлорид железа (раствор хлорида железа), железо хлорное.

Описание: Раствор хлорного железа представляет собой едкую нелетучую буро-коричневую жидкость. Продукт соответствует требованиям СТО 00203275-228-2009

Химические характеристики хлорного железа

В зависимости от времени года, температуры воздуха, хлорное железо выпускается 1 либо 2 сорта.

Физические характеристики хлорного железа

Молекулярная масса: 162,21 г/моль

Температура кипения колеблется в диапазоне: 100-106°С.

Значение рН ориентировочно равен от 1 до 2.

При травлении меди в растворе хлорида желез максимальная способность растворения 100 г./1 л. Скорость травления при 50–55°С равна 4,3 – 5 мкм/мин.

Плотности водных растворов хлорида железа представлены на Рис.1:

Область применения хлорного железа

Хлорное железо применяется в таких отраслях промышленности, как: очистные сооружения, водоканалы, металлообработка, химическая, пищевая, пивоваренная, кожевенная, нефтяная и т.д.

Основное применение раствора хлорида железа приходится на очистку промышленных и сточных вод, в качестве первичного коагулянта. Под действием хлорида железа происходит физико-химический процесс укрупнения, слипания мелких частиц (коагуляция), что способствует выпадению из коллоидного раствора хлопьевидного осадка, либо образования геля, который, в дальнейшем, легко удаляется из очищаемых стоков. При очистке хлорным железом, количество нерастворимых примесей в сточных водах уменьшается до 95%, растворимых до 25%.

По сравнению с некоторыми коагулянтами хлорид железа имеет ряд преимуществ, это:

• достаточно высокая скорость осаждения примесей.
• положительное действие на биохимическое разложение осажденных примесей, активного ила.
• более низкая стоимость по сравнению с другими распространенными коагулянтами.

Так же хлорид железа используют:

• в качестве катализатора в процессах органического синтеза.
• для травления металлов (печатных плат, печатных форм)
• как протрава при крашении ткани.
• как добавку для повышения прочности бетона.

Класс опасности хлорного железа

Раствор хлорида железа представляет собой едкую нелетучую, коррозийную жидкость.

Пожаро- и взрывобезопасно.

При попадании на кожные покровы, хлорное железо вызывает раздражение, зуд, сухость кожи, дерматит. При попадании в глаза, вызывает раздражение слизистой оболочки. Кожные покровы или глаза следует немедленно промыть обильным количеством воды, при необходимости обратиться к врачу. При работе, необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты.

Номер ООН 2582

Упаковка, Транспортировка и хранение хлорного железа

Транспортируют любым видом транспорта в соответствии с правилами перевозок опасных грузов, действующими на данном виде транспорта.

Перевозят раствор в стальных гуммированных железнодорожных или автомобильных цистернах, а так же в специальных контейнерах вместимостью до 1000 дм3.

Хлорид железа должен храниться в гуммированных, титановых или полиэтиленовых емкостях.

В холодное время года, хранение продукта производится в закрытых складских помещениях с соблюдением температурного режима.

Гарантийный срок хранения - один год со дня изготовления.

Обязательной сертификации не подлежит.

Хлорид железа (III) в виде раствора можно приготовить в лаборатории или в домашних условиях. Потребуется термостойкая неметаллическая посуда и чистая горячая или дистиллированная). После растворения и отстаивания получается темно-коричневая жидкость. Есть ряд особенностей приготовления раствора хлорного железа, о которых следует узнать до того, как начинать работу с ним.

Хлорное железо

Безводное хлорное железо, выпускаемое химической промышленностью — FeCl 3 , — кристаллы темно-коричневого цвета с оттенками красного, фиолетового, темно-зеленого. Молярная масса — 162,21 г/моль. Плавится вещество при температуре 307,5 °C, при 500 °C начинает разлагаться. В 100 г воды растворяется навеска безводной соли:

• 74,4 г (0 °C);
• 99 г (25 °C);
• 315 г (50 °C);
• 536 г (100 °C).

Безводный (III) — очень гигроскопичное вещество, быстро притягивает влагу из окружающей среды. На воздухе взаимодействует с водой, превращаясь в желтые кристаллы гексагидрата FeCl 3 + 6Н 2 О. Массовая доля безводного хлорного железа в веществе, приобретенном в торговой сети, достигает 95%. Присутствует небольшое количество хлористого железа FeCl 2 и нерастворимых примесей. Торговое название — «Хлорное железо». Вещество пожаро- и взрывобезопасное, но его раствор оказывает коррозийное влияние на металлические предметы.

Гексагидрат хлорида железа (III)

Кроме безводного промышленность выпускает кристаллогидрат, в нем массовая доля хлорного железа (III) составляет 60%. Вещество представляет собой желто-бурую кристаллическую массу или рыхлые куски того же оттенка. Важная отличительная черта ионов двух- и трехвалентного железа — цвет. Для степени окисления Fe 2+ характерен зеленоватый оттенок, шестиводный кристаллогидрат хлористого железа — голубовато-зеленое вещество. В степени окисления Fe 3+ ионы приобретают цвет от желтого до коричневого. Для качественного определения на раствор хлорного железа действуют реактивами:

• NaOH (появляется бурый осадок Fe(OH) 3);
• K 4 (появляется осадок KFe синего цвета);
• KCNS, NaCNS (образуется роданид железа Fe(CNS) 3 красного цвета).

Как развести хлорное железо

Хлорид железа (III) в виде раствора коричневого или красного цвета можно найти в торговой сети, приготовить в лаборатории или в домашних условиях. В последнем случае обязательно потребуется термостойкая неметаллическая посуда (стеклянная, пластиковая, керамическая). Воду для растворения соли можно взять из-под крана. Безопаснее — кипяченая или дистиллированная. Нагретую до 50-70 °C воду помещают в емкость, а затем малыми порциями насыпают вещество. Пропорции хлорного железа и воды — 1:3. Если готовить раствор из кристаллогидрата, то воды потребуется меньше, ведь она содержится в кристаллогидрате (40% от массы). Добавляют вещество в раствор понемногу, каждая порция — около 5-10 г. Сразу насыпать всю навеску не рекомендуется из-за бурного характера реакции гидратации. Нельзя использовать металлическую посуду (ложки, шпатели). Соль должна полностью раствориться в теплой воде, для чего кристаллы нужно хорошо перемешать с жидкостью. Ускоряет процесс добавление соляной кислоты (1/10 от массы кристаллов). После отстаивания в течение нескольких часов на дне может появиться осадок из-за присутствия в навеске и образования в ходе реакции гидроксида железа. Следует профильтровать готовый раствор темно-коричневого цвета и хранить в плотно закрытой пластиковой таре при умеренной температуре и отсутствии прямого солнечного освещения.

Применение хлорного железа в промышленности и коммунальном хозяйстве. Бытовое использование

Соли железа находят применения во многих сферах. Хлорид трехвалентного металла используется для обработки воды, металлов и закрепления красок. Вещество применяется в промышленном органическом синтезе (катализатор, окислитель). Особенно ценятся коагулирующие свойства иона Fe 3+ в очистке коммунальных и производственных стоков. Под действием хлорида железа мелкие нерастворимые частички примесей слипаются и осаждаются. Также происходит связывание части растворимых загрязнений, которые удаляют на очистных сооружениях. Кристаллогидрат и безводная соль FeCl 3 применяются в процессах травления металлических печатных форм. Добавляют вещество в бетон для укрепления его прочности.

Химические явления при травлении плат. Меры безопасности

Популярное химическое вещество для травления печатных плат — хлорное железо. Раствор для этих целей готовят из 0,150 кг соли и 0,200 л теплой воды. В нем содержатся ионы Fe 3+ , Cl - , а при гидролизе образуется соединение коричневого цвета — гидроксид трехвалентного железа. Процесс идет по схеме: FeCl 3 + 3HOH↔ Fe(OH) 3 + 3Cl - + 3H + . Недостаток метода заключается в загрязнении платы побочными продуктами реакции, которые затрудняют дальнейшее травление. Сама соль — нелетучее вещество, но в процессе взаимодействия с водой выделяет едкие пары. Работу необходимо проводить на свежем воздухе или в хорошо проветриваемой комнате. Попадание раствора на кожу и слизистые оболочки приводит к раздражению и может вызвать дерматиты. Следует использовать средства индивидуальной защиты (очки, перчатки). При соприкосновении с едким раствором необходимо промыть кожу большим количеством воды.