ŽELEZO (III) HIDROKSID: ZGRADBA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Železov hidroksid (III) anorganska spojina, katere formula je strogo Fe (OH) ₃ , pri kateri je delež Fe ³⁺ in OH ^- je 3: 1. Vendar je lahko kemija železa precej zmedena; zato ta trdna snov ni sestavljena samo iz omenjenih ionov.

Dejansko Fe (OH) ₃ vsebuje anion O ^2- ; torej gre za monohidriran železov hidroksid oksid: FeOOH · H ₂ O. Če dodamo število atomov za to zadnjo spojino, se preveri, ali sovpada s Fe (OH) ₃ . Obe formuli veljata za sklicevanje na ta kovinski hidroksid.

Železov (III) hidroksid v ribniku žabe. Vir: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

V laboratorijih za poučevanje ali raziskave kemije Fe (OH) ₃ opazimo kot oranžno rjavo oborino; podobno usedlini na zgornji sliki. Ko se ta zarjaveli in želatinozni pesek segreje, sprošča odvečno vodo in spremeni svojo oranžno rumenkasto barvo (rumen pigment 42).

Ta rumenega pigmenta 42 je enak FeOOH · H ₂ O brez dodatnega prisotnosti vode, ki je usklajen z Fe ³⁺ . Ko je ta dehidrirana, se ta pretvori v FeOOH, ki lahko obstaja v obliki različnih polimorfov (med drugim goetit, akaganeit, lepidokrokcit, feroksihita).

Na drugi strani ima mineral bernalit zelene kristale z bazno sestavo Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineraloški vir tega hidroksida.

Struktura železovega (III) hidroksida

Kristalne strukture železovih oksidov in hidroksidov so nekoliko zapletene. Toda s preprostega vidika lahko štejemo za urejene ponovitve oktaedrskih enot FeO ₆ . Tako se ti železo-kisikovi oktaedri prepletajo skozi svoje vogale (Fe-O-Fe) ali njihove obraze in vzpostavljajo vse vrste polimernih verig.

Če so takšne verige videti razvrščene v vesolju, se trdi, da je trdna snov kristalna; sicer je amorfen. Ta dejavnik skupaj s načinom združevanja oktaedrov določa energijsko stabilnost kristala in s tem njegove barve.

Na primer, ortorombični kristali bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, imajo zelenkasto barvo zaradi dejstva, da je njihova FeO ₆ oktaedrov vežejo samo prek svojih vogalov; za razliko od drugih železovih hidroksidov, ki so glede na stopnjo hidratacije videti rdečkasto, rumeno ali rjavo.

Treba je opozoriti, da oksigeni FeO ₆ prihajajo bodisi iz OH ^- bodisi O ^2- ; točen opis ustreza rezultatom kristalografske analize. Čeprav se ne obravnava kot taka, je narava Fe-O vezi ionska z določenim kovalentnim značajem; ki za druge prehodne kovine postane še bolj kovalenten, kot pri srebru.

Lastnosti

Čeprav je Fe (OH) ₃ trdna snov, ki jo zlahka prepoznamo, ko dodamo železove soli v alkalni medij, njegove lastnosti niso povsem jasne.

Vendar je znano, da je odgovoren za spreminjanje organoleptičnih lastnosti (predvsem okusa in barve) pitne vode; ki je v vodi zelo netopen (K _sp = 2,79 · 10 ^-39 ); in tudi, da sta njegova molarna masa in gostota 106,867 g / mol in 4,25 g / ml.

Ta hidroksid (tako kot njegovi derivati) ne more imeti določenega tališča ali vrelišča, ker pri segrevanju sprošča vodno paro in s tem pretvori v brezvodno obliko FeOOH (skupaj z vsemi polimorfi). Če se ogrevanje nadaljuje, se bo FeOOH stopil in ne FeOOH · H ₂ O.

Za bolj temeljito proučitev njegovih lastnosti bi bilo treba rumen pigment 42 podvrgniti številnim raziskavam; vendar je več kot verjetno, da v tem procesu spremeni barvo v rdečkasto, kar kaže na nastanek FeOOH; ali nasprotno, raztopi se v kompleksnem vodnem Fe (OH) ₆ ³⁺ (kisli medij) ali v anionu Fe (OH) ₄ ^- (zelo bazičen medij).

Prijave

Vpojna

V prejšnjem razdelku je bilo omenjeno, da je Fe (OH) ₃ v vodi zelo netopen in lahko celo obori pri pH blizu 4,5 (če ni kemičnih vrst, ki bi motile). Z oborino lahko odnaša (soobremeni) nekaj nečistoč iz okolja, ki so zdravju škodljive; na primer soli kroma ali arzena (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ in As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Nato ta hidroksid omogoča, da te kovine in druge težje vključijo, saj delujejo kot absorbent.

Tehnika ni toliko oborjenje Fe (OH) ₃ (alkalizacija medija), temveč se doda neposredno v onesnaženo vodo ali tla z uporabo komercialno kupljenih praškov ali zrn.

Terapevtske namene

Železo je bistven element za človeško telo. Anemija je zaradi pomanjkanja ena najvidnejših bolezni. Zaradi tega je vedno stvar raziskav, da se oblikujejo različne alternative, kako to kovino vključiti v našo prehrano, da ne bi nastali stranski učinki.

Eden od dodatkov, ki temelji na Fe (OH) ₃ , temelji na njegovem kompleksu s polimaltozo (polimaltozno železo), ki ima nižjo stopnjo interakcije s hrano kot FeSO ₄ ; to pomeni, da je več železa telesu na voljo in ni usklajeno z drugimi matricami ali trdnimi snovmi.

Drugi dodatek je sestavljen iz nanodelcev Fe (OH) _3, suspendiranih v mediju, ki ga sestavljajo predvsem adipati in tartrati (in druge organske soli). To se je izkazalo za manj strupeno kot FeSO ₄ , poleg povečanja hemoglobina se ne nabira v črevesni sluznici in spodbuja rast koristnih mikrobov.

Pigment

Pigment Yellow 42 se uporablja v barvah in kozmetiki in kot tak ne predstavlja potencialnega tveganja za zdravje; razen če ga zaužijemo po naključju.

Likalna baterija

Čeprav se Fe (OH) ₃ v tej vlogi uradno ne uporablja , bi lahko služil kot začetni material za FeOOH; spojina, s katero je izdelana ena od elektrod poceni in preproste železne baterije, ki deluje tudi pri nevtralnem pH.

Polcelične reakcije za to baterijo so navedene spodaj z naslednjimi kemijskimi enačbami:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + E ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2H ₂ O

Anoda postane železna elektroda, ki sprosti elektron, ki kasneje, ko gre skozi zunanji tokokrog, vstopi v katodo; elektroda, izdelana iz FeOOH, redukcija na Fe ²⁺ . Elektrolitični medij za to baterijo je sestavljen iz topnih soli Fe ²⁺ .

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Železov hidroksid. Baza podatkov PubChem. CID = 73964. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedija. (2019). Železov (III) oksid-hidroksid. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (sf). Zrnat železov hidroksid za izločanje arzena iz pitne vode. . Pridobljeno iz: archive.unu.edu
5. RM Cornell in U. Schwertmann. (sf). Železovi oksidi: zgradba, lastnosti, reakcije, pojavi in ​​uporabe. . http://epsc511.wustl.edu/IronOksid_reading.pdf
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: nov železov hidroksid s strukturo perovskita. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Okoljska geokemija železovih polimerov v vodnih raztopinah in oborinah. Pridobljeno: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Kemične in fizikalne lastnosti železovega (III) -oksid hidrata Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C in Geisser P. (2007). Interakcije med kompleksom železa (III) -hidroksidne polimaltoze in pogosto uporabljenimi zdravili / laboratorijskimi študijami na podganah. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nano-delni železov (III) okso-hidroksid zagotavlja varno železo, ki se dobro absorbira in uporablja pri ljudeh. Nanomedicina: nanotehnologija, biologija in medicina, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi in M. Knipper. (2019). Dokaz koncepta akumulatorja železov (III) oksidov hidroksid, ki deluje pri nevtralnem pH. Int. J. Electrochem. Sci., Letnik 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37