Järn (III) oxidstruktur, nomenklatur, egenskaper, användningsområden

3784
Simon Doyle
Järn (III) oxidstruktur, nomenklatur, egenskaper, användningsområden

De järn (III) oxid Järnoxid är ett oorganiskt fast ämne som bildas genom reaktion mellan järn (Fe) och syre (Otvå), i vilket ett oxidationstillstånd för järn erhålls +3. Dess kemiska formel är FetvåELLER3.

I naturen finns det främst i form av mineral hematit, som har sitt namn till den röda färgen på sina ränder. Hematit är den viktigaste järnmalmen för industriellt bruk.

Järnoxid eller järn (III) oxidpulver. W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Källa: Wikipedia Commons

Färgen och utseendet på FetvåELLER3 de beror på storleken och formen på dess partiklar, liksom identiteten och mängden föroreningar och närvarande vatten. De gula, orange och röda pigmenten är kända. Har inte metallisk glans.

Det leder inte elektricitet, men blandat med andra oxider kan det skapa halvledarglas. Den alfakristallina formen är antiferromagnetisk och gamma är ferromagnetisk.

Det används som ett rött pigment i färger, gummi, keramik och papper. Även i skyddande beläggningar för stål och andra metaller. Dess mångsidighet beror på dess färgbarhet och beläggningskraft, dess motståndskraft mot ultraviolett ljus och alkalier..

Det används vid beredning av granater eller fina stenar av olika metalloxider. Det används för att polera glas, diamant och ädla metaller (smycken). Det används också som en katalysator i olika reaktioner. Det har använts för avloppsvattenrening.

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 Alpha
    • 1.2 Gamma
    • 1.3 Beta och Epsilon:
  • 2 Nomenklatur
  • 3 fastigheter
    • 3.1 Fysiskt tillstånd
    • 3.2 Molekylvikt
    • 3.3 Smältpunkt
    • 3.4 Densitet
    • 3.5 Löslighet
    • 3.6 Övriga egenskaper
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Inom byggbranschen
    • 4.2 I färger och beläggningar
    • 4.3 Inom plast- och gummiindustrin
    • 4.4 I glas och smycken
    • 4.5 På magnetiskt inspelningsmaterial
    • 4.6 Inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikindustrin
    • 4.7 Vid katalys av kemiska reaktioner
    • 4.8 Att minska den globala uppvärmningen
    • 4.9 Andra användningsområden
  • 5 Referenser

Strukturera

Alfa

Den kristallina formen a-FetvåELLER3 har strukturen av korund (mineral AltvåELLER3), där oxidjoner (O-tvåbildar sexkantiga packade lager med Fe-joner+3 ockuperar två tredjedelar av de oktaedriska platserna.

Med andra ord, varje tro+3 är oktaedralt omgiven av 6 O-joner-två. Färgen ändras med ökande partikelstorlek från ljusröd till mörklila.

Gamma

Γ-FetvåELLER3 presenterar en spinelliknande struktur med ett kubiskt packningsarrangemang av oxidjoner, med Fe-joner+3 slumpmässigt fördelade mellan de oktaedriska och tetraedriska mellanrummen. Denna kristallina sort, när den värms upp i luft vid mer än 400 ° C, ändras till alfastrukturen. Den har en brun färg.

Beta och Epsilon:

De är sällsynta kristallina former av denna oxid. Β-FetvåELLER3 kristalliseras till ett rombohedral system. Denna struktur är metastabil och vid uppvärmning över cirka 500 ° C ändras den till alfa-sorten..

Ε-FetvåELLER3 kristalliserar ortorombisk. Det är också metastabilt och vid temperaturer mellan 230 och 500 ºC passerar det in i alfastrukturen..

Nomenklatur

Hematit: naturligt mineral FetvåELLER3 som kristalliserar i alfa-form. Det är också känt som specularite eller oligisto.

Hematitmineral. Jyothis på ml.wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] Källa: Wikipedia Commons

Maghemit eller magnetisk hematit: gamma-form av FetvåELLER3, lite riklig i naturen.

Maghemit mineral. Ra'ike [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Källa: Wikipedia Commons

Järnoxid: TrotvåELLER3.

Naturliga järnoxider (III): De är de som finns i naturen. De användes sedan förhistorisk tid, till exempel i målningarna i Altamira-grottorna.

Syntetiska järn (III) oxider: De framställs syntetiskt och erhåller en komposition som motsvarar den för naturliga mineraler. De föredras framför naturliga för deras rena nyans eller nyans, konsekventa egenskaper och toningsförmåga..

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Fast, vars färg kan vara ljusröd, rödbrun och mörkviolett beroende på den kristallina strukturen och partikelstorleken.

Molekylvikt

159,69 g / mol.

Smältpunkt

1566 ºC.

Densitet

5,24 g / cm3

Löslighet

Olöslig i vatten, löslig i saltsyra (HCl) och svavelsyra (HtvåSW4).

Andra egenskaper

- Järnoxider (III) kännetecknas av sin låga färgintensitet, deras utmärkta motståndskraft mot ultraviolett ljus, deras färgbarhet och utmärkta täckningskraft..

- De är giftfria, färgfasta och billiga.

- De är resistenta mot alkalier. De reagerar inte med svaga syror eller svaga baser. Om de inte är förorenade med mangan (Mn) reagerar de inte med organiska lösningsmedel.

- Alfa-formen är paramagnetisk (den lockas av magneter, men blir inte ett permanent magnetiserat material) eller antiferromagnetisk. Det är elektrisk isolator.

- Gamma-formen är ferromagnetisk. Detta innebär att när det utsätts för ett magnetfält, arrangeras materialets magnetiska dipoler, som förblir en viss tid efter att magnetfältet har eliminerats..

Applikationer

I byggbranschen

Järn (III) oxidpigment används till stor del för att färga cement och andra byggmaterial: bland annat betongplattor, beläggningsstenar, fibercement, bitumen eller murbruk..

Järnoxidfärgade stenstenar. ThorPorre [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)] Källa: Wikipedia Commons

Denna användning baseras på det faktum att de inte påverkar härdningstiden, kompressionskraften eller draghållfastheten för cement eller andra material..

Kan integreras i många bindemedel på grund av deras rena färgton, god täckningskraft, god nötningsbeständighet och låg tendens till sediment.

I färger och beläggningar

På grund av deras motståndskraft mot syror och baser används de som pigment i färger och lacker. Deras motståndskraft mot höga temperaturer gör dem bra i emaljer.

Syntetiska hematitbaserade pigment används i korrosionsskyddsbeläggningar, särskilt marina. Dess kristallstruktur fördröjer penetrering av fukt och frätande ämnen som finns i saltpeter.

Skyddar bra på beläggningar för interiörer, exteriörer och metalldelar. Vid underhåll och ommålning av broar leder dess användning till skydd mot fukt, dagg eller tät dimma och till lätt torkning vid låga omgivningstemperaturer.

Används även i väggbeklädnadspapper.

Inom plast- och gummiindustrin

Järn (III) oxider används för att färga plast och gummi. Syntetiska järnoxider (III) föredras i denna ansökan. Även om naturliga järnoxider (III) är billigare har användningen minskat jämfört med syntetiska ämnen.

I glas och smycken

De används också vid polering av glas, ädelmetaller, diamanter och ädelstenar..

De fungerar också som färgämnen vid tillverkning av glasögon.

På magnetiskt inspelningsmaterial

Gamma-formen har använts som ett magnetiskt material vid produktion av magnetiska inspelningsmedier, till exempel i informationslagringssystem såsom ljud- och videokassetter, i sändningsstudior, disketter, datorband och datorns hårddiskar eller mjuka enheter..

I en sådan tillämpning är partikelstorleken extremt viktig för att säkerställa goda magnetiska egenskaper. Ljudnivån i magnetband minskar när partikelstorleken minskar.

Deras motståndskraft mot friktion är också viktig, eftersom disketter har ett magnetiskt skikt där maghemitpartiklar finns, och deras användbara användningstid beror på skiktets förmåga att motstå friktion..

Magnetiska polymera föreningar har framställts med nanopartiklar av y-FetvåELLER3, för användning i elektromagnetiska störnings- och mikrovågsabsorptionsanordningar.

Inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikindustrin

Pigment baserade på syntetiska järnoxider (III) som har framställts av rena utgångsmaterial anses vara giftfria..

Av denna anledning kan de användas som färgämnen i livsmedel, läkemedel och kosmetiska produkter..

Vid katalys av kemiska reaktioner

Järn (III) oxider används som katalysatorer eller katalysatorbaser i olika kemiska processer.

Tillsammans med cellulosaacetat har de testats som ett stöd för metallnanopartiklar som ska användas som katalysatorer vid nedbrytning av giftiga organiska föreningar som förorenar avloppsvatten..

På grund av deras förmåga att absorbera ljus från det synliga spektrumet har de föreslagits för fotokatalys vid fotnedbrytning av organisk förorening..

För att minska den globala uppvärmningen

Hematit har studerats som ett sorbent i koldioxid (COtvå). Det undersöks om detta skulle hjälpa till att lösa problemet med effekterna av den globala uppvärmningen som produceras av den höga koncentrationen av COtvå i atmosfären.

Andra användningsområden

- På grund av dess adsorptionsförmåga har FetvåELLER3 Den används vid tillverkning av fluor- eller andra gassensorer och i fuktdetektorer.

- Blandat med andra oxider används det vid produktion av halvledarkristaller..

- Det har använts som en förstärkare av de elektrokemiska egenskaperna i uppladdningsbara litiumbatterier.

Referenser

  1. American Elements (2019). Järn (III) Oxid. Återställd från americanelements.com.
  2. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. John Wiley & Sons.
  3. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volym 14 och 19. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Volym A20. Femte upplagan. VCH. Verlagsgessellschaft mbH.
  5. Castaño, J.G. och Arroyave, C. (1998). Funktionaliteten hos järnoxider. Metall. Madrid, 34 (3), 1998. Återställd från revistademetalurgia.revistas.csic.es
  6. Esraa M. Bakhsh, Shahid Ali Khan, Hadi M. Marwani, Ekram Y. Danish, Abdullah M. Asiri, Sher Bahadar Khan. (2017). Prestanda för cellulosaacetat-järnoxid nanokompositbärade metallkatalysatorer mot minskning av miljöföroreningar. International Journal of Biological Macromolecules. DOI: 10.1016 / j.ijbiomac.2017.09.034
  7. Mora Mendoza, E.Y. et al. (2019). Järnoxider som effektiva sorbenter för CO2-fångst. Journal of Materials Research and Technology. 2019, 8 (3): 2944-2956. Återställd från sciencedirect.com.
  8. Piao Xu, et al. (2012). Användning av järnoxid-nanomaterial vid avloppsrening: En översyn. Science of the Total Environment 424 (2012) 1-10. Återställd från sciencedirect.com.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.