フッ化鉄(III)

フッ化鉄(III)（ferric fluoride）は、FeF3(H2O)x（x = 0 または 3）の組成で表される無機化合物である。関連する塩化鉄(III)と比べると研究室における関心が中心である。無水物は白色で、水和物は淡いピンク色である。Housecroft, Catherine E.; Sharpe, Alan G. (2008) Inorganic Chemistry (3rd ed.), Pearson: Prentice Hall. .

性質
フッ化鉄(III)は熱的に堅牢な反強磁性 固体であり、高スピンの Fe(III) 中心からなる。これは、本物質の各形態が淡い色調であることとも整合する。無水物および水和物はいずれも吸湿性を示す。

構造
無水物は、八面体分子形の Fe(III)F6 中心が直線状の Fe-F-Fe 連結で互いに連なった単純な構造をとる。結晶学的には、結晶は菱面体（菱面体晶系）で、空間群は R-3c に分類される。 構造モチーフはReO3にみられるものと類似する。固体は不揮発性だが、高温では蒸発し、987 °C における気相は FeF3 からなり、D3h の対称群をもつ平面分子として記述される。Fe-F 結合は 3 本とも等しく、長さは 176.3 pm である。 さらに高温では FeF2 と F2 を与えて分解する。

FeF3·3H2O には 2 種の結晶形（より正確には多形）が知られており、α形とβ形がある。これは Fe3+ を含むフッ化水素酸溶液を室温で蒸発させると α形、50 °C を超える条件で蒸発させると β形が得られる。β形の空間群は P4/m、α形は P4/m 空間群を保ちつつ J6 の下部構造をもつとされる。固体の α形は不安定で、数日以内に β形へ転移する。両者はメスバウアースペクトルにおける四極子分裂の差で区別される。

製法、産出、反応
無水フッ化鉄(III)は、ほぼ任意の無水鉄化合物にフッ素を作用させて調製できる。より実用的には、他の多くの金属フッ化物と同様に、対応する塩化物塩にフッ化水素を作用させて得る。Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 266-7.
FeCl3 + 3 HF → FeF3 + 3 HCl

また、鉄（および鋼）がフッ化水素と接触すると、不動態皮膜として形成する。J. Aigueperse, P. Mollard, D. Devilliers, M. Chemla, R. Faron, R. Romano, J. P. Cuer, "Fluorine Compounds, Inorganic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. 水和物は水性フッ化水素酸から結晶化する。

本物質はフッ化物受容体としてふるまい、六フッ化キセノンと反応して [XeF5]+[FeF4]− を与える。

純粋な FeF3 は鉱物としてはまだ知られていないが、水和物は非常に稀な噴気孔鉱物 topsøeite として知られている。一般には三水和物で、その化学はやや複雑であり、FeF[F0.5(H2O)0.5]4·H2O と表される。

用途
フッ化鉄(III)の主な商業用途はセラミックスの製造である。"Ferric Fluoride." CAMEO Chemicals. National Oceanic and Atmospheric Administration. Web. 7 Apr. 2010. <http://cameochemicals.noaa.gov/chemical/3468>

いくつかのクロスカップリング反応は、フッ化鉄(III)に基づく化合物で触媒される。具体的には、二芳香族化合物のカップリングが、N-ヘテロ環状カルベン配位子をもつ水和フッ化鉄(II)錯体により触媒されるとされる。他の金属フッ化物も同様の反応を触媒する。 また、フッ化鉄(III)が、アルデヒドへのシアニドの化学選択的付加（シアノヒドリン生成）を触媒することも報告されている。

安全性
無水物は強力な脱水剤である。フッ化鉄(III)の生成が、フッ化水素ガス容器の爆発の原因であった可能性が示唆されている。

参照

外部リンク

National Pollutant Inventory: Fluoride and compounds fact sheet
CAMEO Chemicals: Database of Hazardous Materials

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