Järn (III) hydroxidstruktur, egenskaper och användningsområden

2858
Charles McCarthy

De järn (III) hydroxid är en oorganisk förening vars formel är strikt Fe (OH)3, där andelen Fe-joner3+ och OH- är 3: 1. Emellertid kan järnkemi vara ganska invecklad; så att denna fasta substans inte bara består av de nämnda jonerna.

Faktum är att Fe (OH)3 innehåller anjonen Otvå-; därför är det en oxid av järnhydroxidmonohydrat: FeOOH · HtvåO. Om antalet atomer för denna sista förening tillsätts kommer det att verifieras att det sammanfaller med det för Fe (OH)3. Båda formlerna gäller för denna metallhydroxid.

Järn (III) hydroxid i en grodadamm. Källa: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos/ [e-postskyddad] / 13016864125)

I undervisnings- eller forskningskemilaboratorier, Fe (OH)3 det observeras som en orange-brun fällning; liknar sedimentet i bilden ovan. När denna rostiga och gelatinösa sand värms ut släpper den överflödigt vatten och blir färgen orange-gul (pigmentgult 42)..

Detta gula pigment 42 är samma FeOOHHtvåEller utan den extra närvaron av vatten som samordnas med Fe3+. När det är uttorkat blir det FeOOH, som kan existera i form av olika polymorfer (bland annat goetit, akaganeit, lepidocrocite, feroxihita).

Mineralen bernalit, å andra sidan, uppvisar gröna kristaller med en baskomposition Fe (OH)3NHtvåELLER; mineralogisk källa till denna hydroxid.

Artikelindex

  • 1 Struktur av järn (III) hydroxid
  • 2 fastigheter
  • 3 användningsområden
    • 3.1 Absorberande
    • 3.2 Terapeutiska användningar
    • 3.3 Pigment
    • 3.4 Järnbatteri
  • 4 Referenser

Struktur av järn (III) hydroxid

Kristallstrukturerna av järnoxider och hydroxider är lite komplicerade. Men ur en enkel synvinkel kan det betraktas som ordnade repetitioner av oktaedriska enheter FeO6. Dessa järn-syre-oktaedrar sammanflätas genom sina hörn (Fe-O-Fe), eller deras ansikten, och bildar alla typer av polymerkedjor.

Om sådana kedjor ser ordnade ut i rymden sägs det fasta materialet vara kristallint; annars är det amorft. Denna faktor, tillsammans med sättet på vilket oktaedronerna förenas, bestämmer kristallens energistabilitet och därför dess färger..

Till exempel ortorombiska kristaller av bernalit, Fe (OH)3NHtvåEller, de är grönaktiga i färg på grund av deras FeO-oktaedra6 de går bara genom sina hörn; till skillnad från andra järnhydroxider, som verkar rödaktiga, gula eller bruna, beroende på graden av hydrering.

Det bör noteras att oxigenerna av FeO6 kommer från antingen OH- eller av Otvå-; den exakta beskrivningen motsvarar resultaten av kristallografisk analys. Även om det inte behandlas som sådant är Fe-O-bindningens natur jonisk med en viss kovalent karaktär; vilket för andra övergångsmetaller blir ännu mer kovalent, som med silver.

Egenskaper

Medan Fe (OH)3 det är ett fast ämne som lätt känns igen när järnsalter tillsätts till ett alkaliskt medium, dess egenskaper är inte helt klara.

Det är emellertid känt att det är ansvarigt för att modifiera de organoleptiska egenskaperna (speciellt smak och färg) av dricksvatten; som är mycket olösligt i vatten (Ksp= 2,79 · 10-39); och även att dess molära massa och densitet är 106,867 g / mol och 4,25 g / ml.

Denna hydroxid (som dess derivat) kan inte ha en definierad smält- eller kokpunkt, eftersom den vid uppvärmning släpper ut vattenånga och omvandlar den till sin vattenfria form FeOOH (tillsammans med alla dess polymorfer). Därför, om det fortsätter att värmas, kommer FeOOH att smälta och inte FeOOH · HtvåELLER.

För att studera dess egenskaper mer ingående skulle det vara nödvändigt att utsätta gult pigment 42 för många studier; men det är mer än troligt att det under processen ändrar färg till rödaktigt, vilket indikerar bildandet av FeOOH; eller tvärtom löser det sig i det vattenhaltiga komplexet Fe (OH)63+ (surt medium) eller i anjonen Fe (OH)4- (mycket grundläggande medium).

Applikationer

Absorberande

I föregående avsnitt nämndes att Fe (OH)3 den är mycket olöslig i vatten och kan till och med utfällas vid ett pH-värde nära 4,5 (om det inte finns någon kemisk art som stör). Genom att fälla ut kan den ta bort (samutfällning) vissa föroreningar från miljön som är skadliga för hälsan; till exempel salterna av krom eller arsenik (Cr3+, Cr6+, och som3+, Ess5+).

Därefter tillåter denna hydroxid att ockludera dessa metaller och andra tyngre, som fungerar som absorberande..

Tekniken består inte så mycket i att fälla ut Fe (OH)3 (alkaliserar mediet) men tillsätts istället direkt till förorenat vatten eller jord med kommersiellt köpta pulver eller korn.

Terapeutiska användningar

Järn är ett viktigt element för människokroppen. Anemi är en av de mest framstående sjukdomarna på grund av dess brist. Av denna anledning är det alltid en fråga om forskning att ta fram olika alternativ för att införliva denna metall i vår diet så att säkerhetseffekter inte genereras..

Ett av tillskotten baserade på Fe (OH)3 Den är baserad på dess komplex med polymaltos (polymaltosjärn), som har en lägre grad av interaktion med mat än FeSO4 ; mer järn är biologiskt tillgängligt för kroppen och samordnas inte med andra matriser eller fasta ämnen.

Det andra tillskottet består av nanopartiklar av Fe (OH)3 suspenderat i ett medium bestående huvudsakligen av adipater och tartrater (och andra organiska salter). Detta visade sig vara mindre giftigt än FeSO4, förutom att öka hemoglobinet ackumuleras det inte i tarmslemhinnan och det främjar tillväxten av fördelaktiga mikrober.

Pigment

Pigment Yellow 42 används i färger och kosmetika och utgör som sådan inte en potentiell hälsorisk; om det inte intas av misstag.

Järnbatteri

Även om Fe (OH) inte används formellt i denna ansökan3, detta kan fungera som ett utgångsmaterial för FeOOH; förening med vilken en av elektroderna i ett billigt och enkelt järnbatteri tillverkas, vilket också fungerar vid ett neutralt pH.

Halvcellsreaktionerna för detta batteri uttrycks nedan med följande kemiska ekvationer:

½ Fe ⇋ ½ Fetvå+ + och-

TroIIIOOH + e- + 3H⇋ Trotvå+ + 2HtvåELLER

Anoden blir en järnelektrod som frigör en elektron som senare, efter att ha gått igenom den externa kretsen, kommer in i katoden; elektrod gjord av FeOOH, reducerad till Fetvå+. Det elektrolytiska mediet för detta batteri består av lösliga salter av Fetvå+.

Referenser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
  2. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Järnhydroxid. PubChem-databas. CID = 73964. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Wikipedia. (2019). Järn (III) oxid-hydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
  4. N. Pal. (s.f.). Granulär järnhydroxid för eliminering av arsenik från dricksvatten. [PDF]. Återställd från: archive.unu.edu
  5. R.M. Cornell och U. Schwertmann. (s.f.). Järnoxiderna: struktur, egenskaper, reaktioner, händelser och användningsområden. [PDF]. http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
  6. Birch, W.D., Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: en ny järnhydroxid med perovskitstruktur. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
  7. Miljögeokemi av järnpolymerer i vattenlösningar och utfällningar. Återställd från: geoweb.princeton.edu
  8. Giessen, van der, A. A. (1968). Kemiska och fysikaliska egenskaper hos järn (III) -oxidhydrat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
  9. Funk F, Canclini C och Geisser P. (2007). Interaktioner mellan järn (III) -hydroxidpolymaltos-komplex och vanliga läkemedel / laboratoriestudier på råttor. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
  10. Pereira, D. I., Bruggraber, S. F., Faria, N., Poots, L. K., Tagmount, M. A., Aslam, M. F., Powell, J. J. (2014). Nanopartikulärt järn (III) oxo-hydroxid levererar säkert järn som absorberas väl och används hos människor. Nanomedicin: nanoteknik, biologi och medicin, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
  11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi och M. Knipper. (2019). Bevis på konceptet för ett järn-järn (III) oxidhydroxidbatteri som arbetar vid neutralt pH. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37

Ingen har kommenterat den här artikeln än.