Structura oxidului de fier, proprietăți, nomenclatură, utilizări

o oxid de fier este oricare dintre compușii formați între fier și oxigen. Acestea se caracterizează prin faptul că sunt ionice și cristaline și se află sub formă de produs împrăștiat al eroziunii mineralelor lor, alcătuind solurile, masa vegetală și chiar interiorul organismelor vii.

Este apoi una dintre familiile de compuși care predomină în crusta pământului. Ce sunt exact ei? Șaisprezece oxizi de fier sunt cunoscuți până în prezent, majoritatea fiind de origine naturală și alții sintetizați în condiții extreme de presiune sau temperatură.

În imaginea superioară este prezentată o porțiune de pulbere de oxid feric. Culoarea sa roșie caracteristică acoperă fierul a mai multor elemente arhitecturale în ceea ce este cunoscut sub numele de rugina. De asemenea, se observă pe versanți, munți sau soluri, amestecate cu alte minerale, cum ar fi pudra galbenă de goethită (α-FeOOH).

Cele mai cunoscute oxizi de fier sunt hematitul (α-Fe₂O₃) și magemite (Υ-Faith₂O₃), ambele polimorfe ale oxidului feric; și nu în ultimul rând, magnetit (Faith₃O₄). Structurile lor polimorfe și suprafața lor mare le conferă materiale interesante cum ar fi sorbenți sau pentru sinteza nanoparticulelor cu aplicații largi.

index

• 1 Structura
  • 1.1 Polimorfism
  • 1.2 Legături structurale
• 2 Proprietăți
• 3 Nomenclatură
  • 3.1 Nomenclatura sistematică
  • 3.2 Nomenclatura stocurilor
  • 3.3 Nomenclatura tradițională
• 4 Utilizări
  • 4.1 Nanoparticule
  • 4.2 Pigmenți
• 5 Referințe

structură

Imaginea superioară este o reprezentare a structurii cristaline a FeO, unul dintre oxizii de fier în care fierul are valența +2. Sferele roșii corespund anionilor O^2-, în timp ce cele galbene în Fe cation²⁺. Observați, de asemenea, că fiecare Credință²⁺ este înconjurat de șase O^2-, formând o unitate octaedrică de coordonare.

Prin urmare, structura FeO poate "rupe" în unități de FeO₆, unde atomul central este credința²⁺. În cazul oxhidroxizilor sau hidroxizilor, unitatea octaedrică este FeO₃(OH)₃.

În unele structuri în loc de octaedru sunt unități tetraedrice, FeO₄. Din acest motiv, structurile de oxizi de fier sunt reprezentate de obicei prin octaedra sau tetraedra cu centre de fier.

Structurile oxizilor de fier depind de condițiile de presiune sau de temperatură, de raportul Fe / O (adică, câte oxigenuri există pe fier și invers) și valența fierului (+2, +3 și, foarte rareori în oxizi sintetici, +4).

În general, anionii voluminoși O^2- ele sunt aliniate foi de formare ale căror găuri găzduiesc Fe cation²⁺ o Credință³⁺. Astfel, există oxizi (cum ar fi magnetitul) care au fier cu ambele valențe.

polimorfism

Oxizii de fier au polimorfism, adică diferite structuri sau aranjamente cristaline pentru același compus. Oxid feric, Fe₂O₃, are până la patru polimorfe posibile. Hematit, α-Fe₂O₃, este cel mai stabil dintre toate; urmată de magemeit, Υ Faith₂O₃, și pentru β-Fe sintetic₂O₃ și e-Faith₂O₃.

Toți au propriile lor structuri și sisteme cristaline. Cu toate acestea, raportul 2: 3 rămâne constant, deci există trei anioni O^2- pentru fiecare două cationi Credință³⁺. Diferența constă în modul în care sunt localizate unitățile octaedrice de FeO₆ în spațiu și cum sunteți uniți.

Link-uri structurale

Unitățile octaedrice FeO₆ ele pot fi vizualizate cu ajutorul imaginii superioare. O sunt găsite în colțurile octaedrului^2-, în timp ce în centrul său este Credința²⁺ o Credință³⁺(pentru cazul Faith₂O₃). Modul în care aceste octaedru sunt aranjate în spațiu dezvăluie structura oxidului.

Cu toate acestea, ele influențează și modul în care sunt legate. De exemplu, două octaedruri pot fi îmbinate atingând două dintre vârfurile lor, reprezentate de o punte de oxigen: Fe-O-Fe. În mod similar, octaedrele pot fi unite prin marginile lor (adiacente una față de cealaltă). Ar fi reprezentat apoi cu două punți de oxigen: Fe- (O)₂-Fe.

Și în cele din urmă, octaedra poate interacționa prin fețele lor. Astfel, reprezentarea ar fi acum cu trei punți de oxigen: Fe- (O)₃-Fe. Modul în care sunt legate octahidroanele, ar varia diferențele inter-nucleare Fe-Fe și, prin urmare, proprietățile fizice ale oxidului.

proprietăţi

Un oxid de fier este un compus cu proprietăți magnetice. Acestea pot fi anti, fero sau ferimagnetice și depind de valențele Fe și de modul în care cationii interacționează în solid.

Deoarece structurile solide sunt foarte variate, la fel și proprietățile lor fizice și chimice.

De exemplu, polimorfii și hidrații de Fe₂O₃ au valori diferite ale punctelor de topire (care variază între 1200 și 1600 ° C) și densități. Cu toate acestea, ele au în comun solubilitatea scăzută datorată Fe³⁺, aceeași masă moleculară, sunt maro și se dizolvă în soluții acide.

nomenclatură

IUPAC stabilește trei moduri de a desemna un oxid de fier. Toate cele trei sunt foarte utile, deși pentru oxizii complexi (cum ar fi Fe₇O₉) sistematica guvernează asupra celorlalți datorită simplității sale.

Nomenclatura sistematică

Numerele de oxigen și de fier sunt luate în considerare, numindu-le cu prefixele numerice grecești mono-, di-, tri-, etc. Conform acestei nomenclaturi credința₂O₃ se numește: trioxid de difier. Și pentru Credință₇O₉ numele său ar fi: neoxid de hexoxid.

Nomenclatura stocurilor

Aceasta ia în considerare valența fierului. Dacă e vorba de Credință²⁺, oxidul de fier este scris ... și valența lui cu cifre romane închise în paranteze. Pentru credință₂O₃ Numele său este: oxid de fier (III).

Rețineți că credința³⁺ aceasta poate fi determinată de sumele algebrice. Dacă O^2- are două taxe negative, iar trei sunt, adaugă -6. Pentru a neutraliza acest lucru -6 avem nevoie de +6, dar există două Fe, deci ele trebuie împărțite la două, + 6/2 = +3:

2X (valența metalică) + 3 (-2) = 0

Pur și simplu prin eliminarea X veți obține valența Fe în oxid. Dar dacă X nu este un număr întreg (ca în cazul aproape tuturor celorlalte oxizi), atunci există un amestec de Fe²⁺ și Credința³⁺.

Nomenclatura tradițională

Sufixul -ico este dat prefixului ferr - când Fe are valența +3 și -oso când valența lui este de 2+. Astfel, credința₂O₃ se numește: oxid feric.

aplicații

nanoparticule

Oxizii de fier au o energie comună mare de cristalizare, care permite crearea de cristale foarte mici, cu o suprafață mare.

Din acest motiv, ei au un interes deosebit în domeniile nanotehnologiei, unde proiectează și sintetizează nanoparticule de oxid (NP) pentru scopuri specifice:

Ca catalizatori.

- Ca rezervor de medicamente sau gene în organism

-În proiectarea suprafețelor senzoriale pentru diferite tipuri de biomolecule: proteine, zaharuri, grăsimi

-Pentru stocarea datelor magnetice

pigmenți

Deoarece unele oxizi sunt foarte stabile, ele servesc la vopsirea textilelor sau la culori strălucitoare pe suprafețele din orice material. Din mozaicurile etajelor; picturile roșii, galbene și portocalii (chiar verde); ceramică, materiale plastice, piele și chiar lucrări arhitecturale.

referințe

1. Administratori ai Colegiului Dartmouth. (18 martie 2004). Stoichiometria oxidurilor de fier. Luat de la: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo și colab. (8 septembrie 2016). Descoperirea credinței₇O₉: un nou oxid de fier cu o structură complexă monoclinică. Adus de la: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. Oxizi de fier: Structura, proprietăți, reacții, apariții și utilizări. [PDF]. WileyVCH. Luată de la: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018). Nanoparticule de oxid de fier, caracteristici și aplicații. Luat de la: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Sinteza, caracterizarea, aplicațiile și provocările nanoparticulelor de oxid de fier. Nanotehnologia, Știința și Aplicațiile, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha Pigmenți. (2009). Oxizi de fier: aplicații. Luat de la: golchhapigments.com
7. Formulare chimice (2018). Oxid de fier (II). Luat de la: formulacionquimica.com
8. Wikipedia. (2018). Oxid de fier (III). Luat de la: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide