GELEŽIES (III) HIDROKSIDAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Geležies hidroksido (III), yra junginys, kurio formulė neorganinė yra griežtai Fe (OH) ₃ , kuriame Fe dalis ³⁺ ir OH ^- yra 3: 1. Tačiau geležies chemija gali būti gana sudėtinga; taigi šią kietąją medžiagą sudaro ne tik minėti jonai.

Iš tiesų, Fe (OH) ₃ yra anijonas O ^2- ; todėl tai yra monohidruotas geležies hidroksido oksidas: FeOOH · H ₂ O. Jei pridedamas šio paskutinio junginio atomų skaičius, bus patikrinta, ar jis sutampa su Fe (OH) ₃ . Abi formulės tinka šiam metalo hidroksidui nurodyti.

Geležies (III) hidroksidas varlių tvenkinyje. Šaltinis: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Mokymo ar tyrimų chemijos laboratorijose Fe (OH) ₃ stebimas kaip oranžinės-rudos spalvos nuosėdos; panašios į nuosėdas aukščiau esančiame paveikslėlyje. Kai šis aprūdijęs ir želatinos smėlis kaitinamas, jis išleidžia vandens perteklių, paversdamas oranžinės gelsvos spalvos spalvą (geltonasis pigmentas 42).

Šis geltonasis pigmentas 42 yra tas pats FeOOH · H ₂ O be papildomo vandens, suderinto su Fe ³⁺ . Kai tai yra dehidratuota, jis virsta FeOOH, kuris gali egzistuoti įvairių polimorfų pavidalu (goetitas, akaganeitas, lepidokrocitas, feroxihita ir kt.).

Kita vertus, mineraliniame bernalite yra žali kristalai, kurių bazinė sudėtis yra Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineraloginis šio hidroksido šaltinis.

Geležies (III) hidroksido struktūra

Geležies oksidų ir hidroksidų kristalų struktūros yra šiek tiek sudėtingos. Tačiau paprastu požiūriu tai gali būti laikoma užsakomaisiais oktaedrinių vienetų FeO ₆ pakartojimais . Taigi šie geležies-deguonies oktaedrai susikerta per jų kampus (Fe-O-Fe) arba jų paviršius, sudarydami visokias polimerų grandines.

Jei tokios grandinės atrodo išdėstytos erdvėje, tvirtinama, kad kieta medžiaga yra kristalinė; kitaip jis yra amorfinis. Šis faktorius kartu su oktaedrų sujungimo būdu lemia kristalo energetinį stabilumą, taigi ir jo spalvas.

Pvz., Orthorombiniai bernalito kristalai Fe (OH) ₃ · nH ₂ O turi žalsvą spalvą dėl to, kad jų FeO ₆ oktaedrai jungiasi tik per kampus; skirtingai nuo kitų geležies hidroksidų, kurie, atsižvelgiant į hidratacijos laipsnį, yra rausvai, gelsvai arba rudai.

Reikia pažymėti, kad FeO deguonies atomais ₆ iš arba OH ^- arba O ^2- ; tikslus aprašymas atitinka kristalografinės analizės rezultatus. Nors Fe-O jungties pobūdis nėra nagrinėjamas kaip jonizuotas ir turi tam tikrą kovalentinį pobūdį; kuris kitiems pereinamiesiems metalams tampa dar labiau kovalentinis, kaip ir sidabras.

Savybės

Nors Fe (OH) ₃ yra kieta medžiaga, lengvai atpažįstama, kai į šarminę terpę pridedama geležies druskų, jos savybės nėra visiškai aiškios.

Tačiau žinoma, kad jis yra atsakingas už geriamojo vandens organoleptinių savybių (ypač skonio ir spalvos) pakeitimą; kuris labai netirpsta vandenyje (K _sp = 2,79 · ^10–39 ); taip pat kad jo molinė masė ir tankis yra 106,867 g / mol ir 4,25 g / ml.

Šis hidroksidas (kaip jo dariniai) negali turėti apibrėžtos lydymosi ar virimo temperatūros, nes kaitinant jis išskiria vandens garus, paversdamas jį bevandeniu FeOOH pavidalu (kartu su visais savo polimorfais). Todėl, jei šildymas tęsis, FeOOH ištirps, o ne FeOOH · H ₂ O.

Norint nuodugniau ištirti jo savybes, reikėtų atlikti daugybę geltonojo pigmento 42 tyrimų; tačiau daugiau nei tikėtina, kad proceso metu spalva pasikeis į rausvą, tai rodo FeOOH susidarymą; priešingai, jis ištirpsta sudėtiniame vandeniniame Fe (OH) ₆ ³⁺ (rūgščioje terpėje) arba anijonuose Fe (OH) ₄ ^- (labai šarmingoje terpėje).

Programos

Sugeriantis

Ankstesniame skyriuje buvo paminėta, kad Fe (OH) ₃ labai netirpsta vandenyje ir netgi gali nusėsti, kai pH yra artimas 4,5 (jei nėra cheminių rūšių, kurios trukdo). Krituliai gali pašalinti (kartu nusodinti) kai kurias sveikatai kenksmingas priemaišas; pavyzdžiui, chromo arba arseno druskos (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ ir As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Tada šis hidroksidas leidžia uždengti šiuos metalus ir kitus sunkesnius, veikdamas kaip absorbentas.

Techniką sudaro ne tiek Fe (OH) ₃ nusodinimas ( terpės šarminimas), o vietoj to jis pridedamas tiesiai į užterštą vandenį ar dirvožemį, naudojant komerciškai įsigytus miltelius ar grūdus.

Terapinis panaudojimas

Geležis yra svarbus žmogaus kūno elementas. Anemija yra viena ryškiausių ligų dėl jos trūkumo. Dėl šios priežasties visada svarbu išsiaiškinti įvairias alternatyvas, kaip įtraukti šį metalą į savo mitybos racioną, kad nesusidarytų šalutinis poveikis.

Vienas iš papildų, kurių pagrindą sudaro Fe (OH) _3, yra pagrįstas jo kompleksu su polimaloze (geležimi iš polimaltozės), kurios sąveika su maistu yra mažesnė nei FeSO ₄ ; tai yra, daugiau geležies yra biologiškai prieinama organizmui ir nesuderinta su kitomis matricomis ar kietosiomis medžiagomis.

Kitas papildas yra sudarytas iš Fe (OH) ₃ nanodalelių, suspenduotų terpėje, kurią sudaro adipatai ir tartratai (ir kitos organinės druskos). Tai pasirodė mažiau toksiška nei FeSO ₄ , be to, kad padidina hemoglobino kiekį, jis nesikaupia žarnyno gleivinėje ir skatina naudingų mikrobų augimą.

Pigmentas

Pigment Yellow 42 naudojamas dažuose ir kosmetikoje, todėl nekelia pavojaus sveikatai; nebent nuryti atsitiktinai.

Geležies baterija

Nors šioje paraiškoje oficialiai nenaudojamas Fe (OH) ₃ , jis gali būti pradinė medžiaga FeOOH; junginys, su kuriuo gaminamas vienas pigios ir paprastos geležies akumuliatoriaus elektrodų, kuris taip pat veikia esant neutraliam pH.

Šios baterijos pusės elemento reakcijos yra išreikštos toliau pateiktomis cheminėmis lygtimis:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

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

Anodu tampa geležinis elektrodas, kuris išskiria elektroną, kuris vėliau, eidamas pro išorinę grandinę, patenka į katodą; elektrodas pagamintas iš FeOOH, sumažinantis iki Fe ²⁺ . Šios baterijos elektrolitinę terpę sudaro tirpios Fe ²⁺ druskos .

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Geležies hidroksidas. „PubChem“ duomenų bazė. CID = 73964. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Vikipedija. (2019 m.). Geležies (III) oksido hidroksidas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (sf). Granuliuotas geležies hidroksidas arseno pašalinimui iš geriamojo vandens. . Atkurta iš: archive.unu.edu
5. RM Cornell ir U. Schwertmann. (sf). Geležies oksidai: struktūra, savybės, reakcijos, atsiradimas ir panaudojimas. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Beržas, WD, Pringas, A., Relleris, A. ir kt. Naturwissenschaften. (1992). Bernalitas: naujas geležies hidroksidas, turintis perovskito struktūrą. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Geležies polimerų vandeniniuose tirpaluose ir nuosėdose aplinkos geochemija. Atkurta iš: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Geležies (III) -oksido hidrato cheminės ir fizinės savybės Eindhovenas: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. „Funk F“, „Canclini C“ ir „Geisser P.“ (2007). Geležies (III) -hidroksido polimaltozės komplekso sąveika su dažniausiai vartojamais vaistais / laboratoriniai tyrimai su žiurkėmis. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanodalelių geležies (III) okso hidroksidas išskiria saugią geležį, kurią gerai pasisavina ir panaudoja žmonės. Nanomedicina: nanotechnologijos, biologija ir medicina, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi ir M. Knipper. (2019 m.). Geležies (III) oksido hidroksido akumuliatoriaus, veikiančio esant neutraliam pH, koncepcijos įrodymas. Int. J. Electrochem. Sci., 1579, 2019, 14 tomas. doi: 10.20964 / 2019.02.37