염화제이철
염화제이철은 화학식 FeCl₃를 갖는 무기 화합물입니다. 염화철(III)이라고도 불립니다. 이 화합물은 철의 +3 산화 상태를 갖는 염화물입니다.
성질 무수 염화제이철은 결정 구조에 따라 다양한 색을 띠는데, 투과광에서는 보라색 또는 어두운 녹색을, 반사광에서는 녹색을 띱니다. 가장 흔하게 접할 수 있는 형태는 육수화물(FeCl₃·6H₂O)로, 주황색 또는 갈색의 고체입니다. 염화제이철은 조해성이 있어 공기 중의 수분을 흡수하여 스스로 녹는 성질이 있습니다. 물에 매우 잘 녹으며, 물에 녹을 때 상당한 양의 열을 발생시킵니다. 수용액은 가수분해로 인해 강한 산성을 띱니다. 또한 에탄올, 아세톤, 메탄올 등 극성 유기 용매에도 잘 녹습니다.
구조 무수 염화제이철은 CdCl₂와 유사한 판상 구조를 형성합니다. 고온에서는 Fe₂Cl₆ 이합체 구조를 형성하며, 기체 상태에서는 이합체와 단량체(FeCl₃)가 혼합된 형태로 존재합니다. 육수화물은 [Fe(H₂O)₆]³⁺와 Cl⁻ 이온으로 구성됩니다.
제조 염화제이철은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있습니다.
- 철을 염소 기체와 직접 반응시키는 방법: 2 Fe + 3 Cl₂ → 2 FeCl₃
- 철광석을 염산으로 처리한 후 산화시키는 방법: Fe₂O₃ + 6 HCl → 2 FeCl₃ + 3 H₂O (이 경우 주로 수용액 형태 또는 육수화물이 얻어집니다.)
용도 염화제이철은 산업적으로나 실험실에서 매우 다양하게 사용됩니다.
- 수처리: 상하수 처리장에서 응집제(flocculant)로 사용되어 물속의 불순물을 침전시키는 역할을 합니다.
- 식각제: 인쇄 회로 기판(PCB) 제조 시 구리 회로를 식각하는 데 사용됩니다.
- 촉매: 유기 합성 반응, 특히 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 반응에서 루이스 산 촉매로 널리 사용됩니다.
- 의약품: 과거에는 국소 지혈제로 사용되기도 했습니다.
- 기타: 안료 제조, 염료 산업, 분석 시약 등으로도 사용됩니다.
안전 염화제이철은 부식성이 매우 강하며, 피부, 눈, 호흡기에 심한 자극을 줄 수 있습니다. 수용액 또한 강한 산성을 띠므로 취급에 주의해야 합니다. 삼키거나 흡입할 경우 유해할 수 있습니다. 사용 시에는 적절한 보호 장비(장갑, 보안경 등)를 착용해야 합니다.