臭化鉄(III)（10031-26-2）物理的および化学的性質
臭化鉄(III)
合成およびプロセス化学においてルイス酸触媒および臭素化試薬として用いられる無機の鉄(III)臭化物塩。一般的に湿気に敏感で腐食性のある固体として供給され、取り扱いには管理が必要。
| CAS番号 | 10031-26-2 |
| ファミリー | 鉄ハライド類 / 無機臭化物塩 |
| 一般的な形態 | 粉末または結晶性固体 |
| 一般的グレード | EP |
臭化鉄(III)は無機の鉄(III)ハライドに属する金属臭化物の一種で、化学式は\(\ce{Br3Fe}\)で表される。構造的には高電荷密度の鉄(III)中心と3つの臭化物陰イオンが結合した形態と説明できる。\(\ce{Fe^{3+}}\)中心は硬いルイス酸で配位および加水分解を強く起こしやすい。一方、臭化物陰イオンは比較的軟らかく単価のハライドで、より強く供与する配位子に比べ弱い配位特性を持つ。計算された記述子は、水素結合供与体が0で受容体数も少なく、有機共価分子ではなく無機塩としての特徴と一致している。
凝縮相において、この化合物は極性のイオン性物質として振る舞い、求核剤やプロトン性媒体に対して化学反応性を示す。水との接触により鉄(III)中心の加水分解が進行し、酸性の鉄ヒドロキソ/臭素種や臭化水素酸が生成される。この加水分解は溶液中の化学挙動を支配し、安定性、腐食性および適合性に大きな影響を及ぼす。ルイス酸として、臭化鉄(III)は求電子的活性化や臭素化が必要な均一系・不均一系触媒として用いられ、その酸化還元およびハロゲン化学も合成や試薬の文脈で重要な役割を果たす。
この物質の一般的な市販グレードにはEPが含まれる。
基本的な物理的性質
密度
現時点のデータでは、実験的に確立された密度の値は存在しない。
融点または分解点
現時点のデータでは、実験的に確立された融点または分解点の値は存在しない。
水への溶解度
臭化鉄(III)はイオン性の臭化物で極性溶媒に溶解するが、\(\ce{Fe^{3+}}\)中心の迅速な加水分解により水中での溶解は複雑になる。水中では単純な不活性電解質として振る舞わず、加水分解で臭化水素酸および鉄含有ヒドロキソ/臭素種が生成し、見かけ上の溶解度や種の存在はpHおよび濃度に依存する。有機極性溶媒（例：ハロゲン化溶媒、アセトニトリル）では、イオン対の溶媒和や溶媒分子の鉄への配位により水よりも見かけ上の溶解度が高まる可能性がある。
溶液pH（定性的挙動）
臭化鉄(III)の水溶液は\(\ce{Fe^{3+}}\)の加水分解により酸性を示し、プロトン化種の生成および臭化水素酸の放出が起こる。中程度の濃度で強酸性を示し、正確なpHは濃度、温度、および加水分解・錯形成の程度に依存する。現在のデータでは単一の数値による溶液pHは提供されていない。
化学的性質
酸–塩基挙動
主要な酸塩基性質は\(\ce{Fe^{3+}}\)に関連したルイス酸性である。プロトン性溶媒中では段階的な加水分解が起こり、\(\ce{Fe(OH)^{2+}}\)、\(\ce{Fe(OH)2^{+}}\)、および重合鉄ヒドロキソ種などが生成し、その過程でプロトンが放出され（酸性増加）、溶液の酸性度を上げる。臭化物は弱い配位反イオンとして働き、この文脈で著しいブレンステッド塩基性は持たない。非水系では鉄中心が供与体溶媒や配位子から電子密度を受け取り、ルイス酸性および反応性が変化する。
反応性および安定性
臭化鉄(III)は湿気に敏感で求核剤や還元剤に化学的に反応しやすい。水に接触すると加水分解および酸生成が起こり、強い還元剤に接触すると鉄(III)がより低い酸化状態に還元され、臭素または臭化物種が遊離する可能性がある。この物質は腐食性が強く、接触時に重度の皮膚損傷を引き起こす可能性がある。熱的安定性は不活性な無機塩に比べ制限されており、加熱や強い還元・酸化環境下では分解し臭素含有蒸気が発生する場合がある。保管時は乾燥を保ち、強力な還元剤、塩基、酸や酸化剤と激しく反応する物質と分離して管理する必要がある。
分子およびイオンパラメータ
化学式および分子量
- 分子式: \(\ce{Br3Fe}\)
- 分子量: 295.56 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量: 294.68790
- 単一同位体質量: 292.68995
追加の計算記述子:
- 水素結合供与体数: 0
- 水素結合受容体数: 3
- 回転可能結合数: 0
- トポロジカル極性表面積（TPSA）: 0
- 重原子数: 4
- 正味形式電荷: 0
構成イオン
本化合物は臭化鉄(III)カチオンおよび臭化物アニオン、すなわち\(\ce{Fe^{3+}}\)および\(\ce{Br-}\)からなる。イオン性の性質は溶解性、反応性および腐食性の多くを支配している。
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS番号: 10031-26-2
- 旧CAS番号: 12258-65-0
- EC番号: 233-089-1
- UNII: 9RDO128EH7
- DSSTox物質ID: DTXSID40894107
サプライヤーおよび登録リストには他の内部および登録コードも含まれるが、調達および仕様において一般的に用いられる唯一の識別子は上記のCAS番号である。
同義語および一般名
一般的に使用される名称／同義語には以下が含まれる：
- 臭化鉄(III)
- 硫化鉄(III)（\(\ce{FeBr3}\）） — 原文の同義語表記を化学式表記に準拠させて表記
- IRON (III) BROMIDE
- 鉄三臭化物
- iron(3+);tribromide
- \(\ce{Br3Fe}\)
- iron(3+) tribromide
- Ferric Bromide; Iron Tribromide; Iron(III) Bromide
構造識別子：
- SMILES: [Fe+3].[Br-].[Br-].[Br-]
- InChI: InChI=1S/3BrH.Fe/h3*1H;/q;;;+3/p-3
- InChIKey: FEONEKOZSGPOFN-UHFFFAOYSA-K
産業および商業用途
機能的役割および使用部門
臭化鉄(III)は主にルイス酸および臭素化試薬として機能する。求電子的臭素化や基質のルイス酸活性化が必要な精細化学品および特殊有機合成に用いられる。芳香族基質の求電子置換反応を活性化する能力により、実験室および工業的合成法で広く利用される。
代表的な適用例
- 芳香族化合物の臭素化およびハロゲン化のためのルイス酸触媒。
- 臭素化中間体の生成や基質のさらなる官能基化活性化のための有機合成試薬。
安全性および取り扱いの概要
健康および環境危険性
製造および供給者からの情報に基づく危険性区分および表現は、重大な急性および腐食性の危険性を示しています：
- H302（10.9%）：経口摂取により有害。
- H314（13%）：重度の皮膚熱傷および眼損傷を引き起こす。
- H315（87%）：皮膚刺激を引き起こす。
- H319（87%）：重度の眼刺激を引き起こす。
- H335（87%）：呼吸器刺激のおそれがある。
毒性学的考慮点は、臭素／臭素化物の化学性および三価鉄の毒性の両方に由来します。臭素関連の種は強力な酸化剤であり、粘膜損傷を引き起こす可能性があります。加水分解生成物である臭化水素酸および臭素酸は腐食性に寄与します。臭化物への慢性または大量の全身曝露は中枢神経抑制および神経精神症状を特徴とする神経症（臭素中毒）を引き起こすことがあります。主要な曝露経路は、粉じんまたは蒸気の吸入、皮膚接触、経口摂取です。
応急処置の要点：
- 眼：流水で数分間洗浄し、医療機関を受診すること。
- 皮膚：汚染された部分を多量の水で少なくとも15分間洗い流し、汚染された衣服を脱ぎ、医療機関を受診すること。
- 摂取：嘔吐を催させないこと。口をすすぎ、ただちに医療的助言を求めること。
- 吸入：新鮮な空気の場所へ移し、必要に応じて人工呼吸を行い医療機関を受診すること。
詳細な危険性、輸送および法規情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および現地の法令を参照してください。
保管および取り扱いの考慮事項
三価臭化鉄は、密閉容器に入れ、湿気および不適合な物質（強還元剤、強塩基、反応性金属）から離れた涼しく乾燥した換気の良い場所で保管してください。耐腐食性材料の容器および移送設備を使用してください。取り扱い時は適切な個人用保護具（化学耐性手袋、眼／顔面保護具、防護服）と、粉じんや蒸気への曝露を制限する工学的管理（局所排気換気、密閉移送）を用いる必要があります。漏出や廃棄物の取り扱いは腐食性かつ潜在的に酸化性物質として扱い、不適合廃棄物と分別してください。
詳細な危険性、輸送および法規情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および現地の法令を参照してください。
