Структура, властивості, номенклатура, використання оксиду заліза



A оксид заліза являє собою будь-яке з сполук, утворених між залізом і киснем. Вони характеризуються іонним і кристалічним, і вони лежать розкиданим продуктом ерозії своїх мінералів, що складають підлоги, рослинну масу і, навіть, внутрішність живих організмів..

Тоді це одна з родин сполук, які переважають у земній корі. Які вони саме? На сьогоднішній день відомо шістнадцять оксидів заліза, більшість з яких мають природне походження, а інші синтезовані в екстремальних умовах тиску або температури..

На верхньому зображенні показана частина порошку оксиду заліза. Його характерний червоний колір охоплює залізо декількох архітектурних елементів у так званій іржі. Також вона спостерігається на схилах, горах або грунтах, змішаних з іншими мінералами, такими як жовтий порошок гетиту (α-FeOOH).

Найбільш відомими оксидами заліза є гематит (α-Fe2O3) і maghemite (Fa- Віра2O3) обидві поліморфи оксиду заліза; і не в останню чергу, магнетит (Віра3O4). Їх поліморфні структури та їх велика площа поверхні роблять їх цікавими матеріалами, такими як сорбенти, або для синтезу наночастинок з широким застосуванням..

Індекс

  • 1 Структура
    • 1.1. Поліморфізм
    • 1.2 Структурні ланки
  • 2 Властивості
  • 3 Номенклатура
    • 3.1 Систематична номенклатура
    • 3.2 Номенклатура запасів
    • 3.3 Традиційна номенклатура
  • 4 Використання
    • 4.1 Наночастинки
    • 4.2 Пігменти
  • 5 Посилання

Структура

Верхнє зображення являє собою зображення кристалічної структури FeO, одного з оксидів заліза, де залізо має валентність +2. Червоні сфери відповідають аніонам O2-, а жовті - до катіонів Fe2+. Відзначимо також, що кожна віра2+ оточений шістьма О2-, формування октаедричної координаційної одиниці.

Тому структура FeO може «розсипатися» на одиниці FeO6, де центральним атомом є Віра2+. У разі оксигідроксидів або гідроксидів октаедрична одиниця - FeO3(OH)3.

У деяких структурах замість октаедра знаходяться чотиригранні одиниці, FeO4. З цієї причини структури оксидів заліза зазвичай представлені октаедрами або тетраедрами з центрами заліза.

Структури оксиду заліза залежать від умов тиску або температури, співвідношення Fe / O (тобто, скільки оксигенів є на залізо і навпаки), а валентність заліза (+2, +3 і, дуже рідше в синтетичних оксидах, +4).

Загалом, об'ємні аніони O2- вони вирівнюються, формуючи листи, у яких отвори розміщують катіони Fe2+ o Віра3+. Таким чином, є оксиди (такі як магнетит), які мають праски з обома валентностями.

Поліморфізм

Оксиди заліза представляють поліморфізм, тобто різні структури або кристалічні композиції для одного і того ж з'єднання. Оксид заліза, Fe2O3, Він має до чотирьох можливих поліморфів. Гематит, α-Fe2O3, це найбільш стабільний з усіх; слідуючи за магемитом, Υ- Віра2O3, і для синтетичного β-Fe2O3 і ε- Віра2O3.

Всі вони мають власні типи структур і кристалічних систем. Однак співвідношення 2: 3 залишається постійним, тому існують три аніонів O2- для кожних двох катіонів Fe3+. Різниця полягає в тому, як розташовані октаедричні одиниці FeO6 в космосі і як ви зібралися разом.

Структурні зв'язки

Октаедричні одиниці FeO6 їх можна візуалізувати за допомогою чудового зображення. О 'знаходяться в кутах октаедра2-, а в його центрі - Віра2+ o Віра3+(для справи Віри2O3). Спосіб розташування цих октаедрів у просторі відкриває структуру оксиду.

Однак вони також впливають на те, як вони пов'язані між собою. Наприклад, два октаедра можуть бути з'єднані, торкаючись двох їх вершин, які представлені кисневим мостом: Fe-O-Fe. Аналогічно, октаедри можуть бути з'єднані через їхні ребра (суміжні один з одним). Це буде представлено потім двома кисневими мостами: Fe- (O)2-Віра.

І нарешті, октаедри можуть взаємодіяти через їхні обличчя. Таким чином, представлення було б з трьома кисневими мостами: Fe- (O)3-Спосіб, яким пов'язані октаедри, змінював би міжядерні відстані Fe-Fe і, отже, фізичні властивості оксиду.

Властивості

Оксид заліза являє собою з'єднання з магнітними властивостями. Вони можуть бути анти-, ферро- або ферримагнитними і залежати від валентностей Fe і способу взаємодії катіонів у твердому тілі.

Оскільки структури твердих тіл дуже різноманітні, так само їх фізичні та хімічні властивості.

Наприклад, поліморфи і гідрати Fe2O3 вони мають різні значення точок плавлення (що знаходяться в діапазоні від 1200 до 1600ºC) і щільності. Однак вони мають спільну низьку розчинність за рахунок Fe3+, однакові молекулярні маси, коричневі і розчиняються в кислих розчинах.

Номенклатура

IUPAC встановлює три способи назвати оксид заліза. Всі три є дуже корисними, хоча для складних оксидів (таких як Fe7O9) систематичність керує над іншими простотою.

Систематична номенклатура

Враховуються числа кисню і заліза, що називають грецькими префіксами моно-, ди-, три- і т.д. Відповідно до цієї номенклатури Віра2O3 це називається: триоксид diзалізо І за віру7O9 його назва було б: неаоксид гептахіеро.

Фондова номенклатура

При цьому враховується валентність заліза. Якщо йдеться про Віру2+, Оксид заліза пишеться ... і його валентність з римськими цифрами укладені в дужки. За віру2O3 його назва: оксид заліза (III).

Зверніть увагу, що Віра3+ вона може бути визначена алгебраїчними сумами. Якщо O2- має два негативних заряду, і є три з них, додайте -6. Для нейтралізації цього -6 потрібно +6, але є два Fe, тому вони повинні бути розділені на два, + 6/2 = +3:

2X (валентність металу) + 3 (-2) = 0

Просто, очистивши X, ви отримаєте валентність Fe в оксиді. Але якщо X не є цілим числом (як майже всіма іншими оксидами), то є суміш Fe2+ і Віра3+.

Традиційна номенклатура

Суфікс -ico задається префіксом ferr-, коли Fe має валентність +3, і -oso, коли його валентність становить 2+. Таким чином, Віра2O3 це називається: оксид заліза.

Використання

Наночастинки

Оксиди заліза мають загальну високу енергію кристалізації, що дозволяє створювати дуже маленькі кристали, але з великою площею поверхні.

З цієї причини вони представляють великий інтерес в області нанотехнологій, де вони розробляють і синтезують наночастинки оксиду (НЧ) для конкретних цілей:

-В якості каталізаторів.

-Як резервуар ліків або генів всередині організму

-При проектуванні сенсорних поверхонь для різних типів біомолекул: білки, цукру, жири

-Зберігати магнітні дані

Пігменти

Оскільки деякі оксиди є дуже стабільними, вони служать для фарбування текстильних виробів або надання яскравих фарб поверхням будь-якого матеріалу. З мозаїки поверху; червоні, жовті та оранжеві картини (навіть зелені); кераміка, пластик, шкіра і навіть архітектурні роботи.

Список літератури

  1. Опікуни Коледжу Дартмут. (18 березня 2004 року). Стехіометрія оксидів заліза. Взяті з: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 вересня 2016 року). Відкриття Віри7O9: новий оксид заліза зі складною моноклінною структурою. Отримано з: nature.com
  3. М. Корнелл, У. Швертман. Оксиди заліза: структура, властивості, реакції, випадки та застосування. [PDF] WILEY-VCH. Взяті з: epsc511.wustl.edu
  4. Аліса Бу. (2018). Наночастинки, характеристики та застосування оксиду заліза. Взяті з: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Синтез, характеристика, застосування та проблеми наночастинок оксиду заліза. Нанотехнології, наука і застосування, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Пігменти Гольчха. (2009). Оксиди заліза: застосування. Взяті з: golchhapigments.com
  7. Хімічна рецептура (2018). Оксид заліза (II). Взяті з: formulaacionquimica.com
  8. Вікіпедія. (2018). Оксид заліза (III). Взяті з: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide