Chemia

Tlenek żelaza

Tlenek żelaza jest chemicznym związkiem między żelazem a tlenem

Co to jest tlenek żelaza?

On tlenek żelaza Jest to dowolne związki utworzone między żelazem a tlenem. Charakteryzują się, że są jonowe i krystaliczne i leżą rozproszone w wyniku erozji ich minerałów, składania gleb, masy roślin, a nawet wnętrza żywych organizmów.

Jest to jedna z rodzin związków, które dominują w skorupie Ziemi. Do tej pory znane są tlenki żelaza, większość z nich ma naturalne pochodzenie i inne syntetyzowane w ekstremalnych warunkach ciśnienia lub temperatury.

Na górnym obrazie pokazano część proszku tlenku żelaza. Jego charakterystyczny czerwony kolor obejmuje żelazo kilku elementów architektonicznych w tak zwanych rdzy. Podobnie jest obserwowany na zboczach, górach lub glebach, zmieszanych z wieloma innymi minerałami, takimi jak żółty pył Goethita (α-feooh).

Najbardziej znane tlenki żelaza są hematytu (α-FE₂ALBO₃) i Maghemita (ϒ-faith₂ALBO₃), oba polimorfy tlenku żelazowego; I nie tylko magnetyt (wiara₃ALBO₄).

Ich struktury polimorficzne i duży obszar powierzchowny są wytwarzane przez interesujące materiały, takie jak sorbenty lub do syntezy nanocząstek o szerokich zastosowaniach.

Struktura tlenków żelaza

Górny obraz jest reprezentacją krystalicznej struktury brzydkiej, jednego z tlenków żelaza, w którym żelazo ma walencję +2. Czerwone kule odpowiadają anionom lub^2-, Podczas gdy żółty do wiary kationów²⁺.

Zauważ, że każda wiara²⁺ jest otoczony sześcioma lub^2-, tworzenie oktaedralnej jednostki koordynacji.

Dlatego brzydka struktura może „rozpadać się” w brzydkich jednostkach₆, Gdzie centralnym atomem jest wiara²⁺. W przypadku oksihydroksydów lub wodorotlenków, jednostka oktaedryczna jest brzydka₃(OH)₃.

Może ci służyć: nadtlenek wapnia (CAO2): właściwości, ryzyko i zastosowania

W niektórych strukturach zamiast oktaedronu istnieją jednostki czworościenne, brzydkie₄. Z tego powodu tlenki żelaza są zwykle reprezentowane o okt. Lub tetrahedrze z centrami żelaza.

Struktury tlenków żelaza zależą od warunków ciśnienia lub temperatury, od stosunku wiary/lub , +4).

Ogólnie rzecz biorąc, nieporęczne aniony lub^2- Dopasowują formowanie arkuszy, których dziury gospodarzem kationów wiary²⁺ lub wiara³⁺. Zatem istnieją tlenki (takie jak magnetyt), które mają żelazo z obiema wartościami.

Wielopostaciowość

Tlenki żelaza mają polimorfizm, to znaczy różne struktury lub krystaliczne układy dla tego samego związku. Tlenek żelazowy, wiara₂ALBO₃, ma do czterech możliwych polimorfów. Hematyt, α-fe₂ALBO₃, Jest najbardziej stabilny ze wszystkich; a następnie Maghemita, ϒ-wieżowa₂ALBO₃, i dla syntetycznej β-wiary₂ALBO₃ i ε- wiara₂ALBO₃.

Wszystkie mają własne rodzaje struktur i systemów krystalicznych. Jednak proporcja 2: 3 pozostaje stała, więc są trzy aniony lub^2- na każde dwa katia wiara³⁺.

Różnica polega na tym, jak znajdują się brzydkie jednostki oktaedryczne₆w kosmosie i jak się spotykają.

Linki strukturalne

Brzydka jednostka ośmiadralna₆

Brzydkie jednostki ośmiadralne₆ można wizualizować za pomocą lepszego obrazu. W rogach Octaedro są OR^2-, podczas gdy w jego centrum wiara²⁺ lub wiara³⁺(W przypadku wiary₂ALBO₃). Sposób, w jaki te oktahedry są ułożone w przestrzeni, ujawniają strukturę rdzy.

Wpływają jednak również na to, jak się powiązali. Na przykład dwa oktaedry mogą dołączyć do dwóch ich wierzchołków, które są reprezentowane z mostem tlenowym: Fe-O-fe. Podobnie Octahedra mogą przyłączyć się przez krawędzie (przylegające do siebie). Byłby wtedy reprezentowany z dwoma mostami tlenu: Fe- (o)₂-Wiara.

Może ci służyć: tlenek chloru (v): właściwości, struktura, użycia

I wreszcie oktahedry mogą wchodzić w interakcje przez twarze. Zatem reprezentacja byłaby teraz z trzema mostami tlenu: Fe- (o)₃-Wiara. Sposób, w jaki oktahedry są powiązane, odległości międzyjądrowe Fe -e różniłyby się, a zatem fizyczne właściwości tlenku.

Właściwości tlenków żelaza

Tlenek żelaza to związek o właściwościach magnetycznych. Mogą one być anty, żelazo lub ferrimagnetyczne i zależeć od wartościowości wiary i tego, jak kationowie oddziałują w stałym.

Ponieważ struktury stałe są bardzo zróżnicowane, podobnie jak ich właściwości fizyczne i chemiczne.

Na przykład polimorfy i hydraty wiary₂ALBO₃ Mają różne wartości punktów topnienia (które wahają się między 1.200 i 1.600 ° C) i gęstości. Mają jednak niewielką rozpuszczalność po wierze³⁺, Ta sama masa cząsteczkowa ma brązowe kolory i ledwo rozpuszczane w roztworach kwasowych.

Nomenklatura tlenków żelaza

IUPAC ustawia trzy sposoby nazwania tlenku żelaza. Te trzy są bardzo przydatne, choć w przypadku złożonych tlenków (takich jak wiara₇ALBO₉) Systematyka rządzi innymi ze względu na swoją prostotę.

Nomenklatura systematyczna

Uwzględniane są liczby tlenu i żelaza, nazywając je prefiksami mono-mono-, di-, tri- itp. Według tej nomenklatury wiara₂ALBO₃ jest nazywany: Tritlenek dałżelazo. I dla wiary₇ALBO₉ Nazywałby się: heptahierro nonksyd.

Nomenklatura zapasowa

Uwzględnia to Valencia del Hierro. Jeśli to wiara²⁺, Pisany jest tlenek żelaza ... i jego wartościowość z liczbami rzymskimi zamkniętymi w nawiasach. Za wiarę₂ALBO₃ Nazywa się: Iron Oxide (iii).

Może ci służyć: presja parowa: koncepcja, przykłady i ćwiczenia rozwiązane

Zwróć uwagę na wiarę³⁺ Można to określić za pomocą sum algebraicznych. Tak^2- Ma dwa ujemne ładunki, a są trzy, dodaj -6. Aby zneutralizować to -6 wymagają +6, ale są dwie wiary, aby musiały być podzielone przez dwa, +6/2 = +3:

2x (metal Valencia) + 3 (-2) = 0

Po prostu oczyszczenie wartościowości wiary w tlenku. Ale jeśli x nie jest liczbą całkowitą (jak w przypadku prawie wszystkich pozostałych tlenków), istnieje mieszanka wiary²⁺ i wiara³⁺.

Tradycyjna nomenklatura

Sufiks -ico jest przyznawany prefiksowi Ferr- Kiedy wiara ma Walencję +3, a -To gdy jej Walencja wynosi 2+. Zatem wiara₂ALBO₃ nazywa się: tlenek żelaza.

Zastosowanie tlenków żelaza

Nanocząstki

Tlenki żelaza mają wysoką energię krystalizacyjną, która pozwala tworzyć bardzo małe kryształy, ale o dużej powierzchni.

Z tego powodu bardzo interesują one dziedzinami nanotechnologii, w których projektują i syntetyzują nanocząstki tlenkowe (NP) do określonych celów:

Jako katalizatory.
Jako zbiornik narkotykowy lub geny w ciele.
W projektowaniu powierzchni czuciowych dla różnych rodzajów biomolekuł: białka, cukry, tłuszcze.
Aby przechowywać dane magnetyczne.

Pigmenty

Ponieważ niektóre tlenki są bardzo stabilne, służą do farbowania tekstyliów lub nadają jasne kolory powierzchni dowolnego materiału. Od mozaiki podłóg -czerwone, żółte i pomarańczowe (nawet zielone) obrazy -, tworzywa sztuczne, skóra po dzieła architektury.

Bibliografia

Powiernicy Dartmouth College (18 marca 2004). Stochiometria tlenków żelaza. Zaczerpnięte z: Dartmouth.Edu
Ryosuke Sinmyo i in. (8 września 2016 r.). Odkrycie Fe₇ALBO₉: Nowy tlenek żelaza o złożonej strukturze monoklinowej. Odzyskane z: natury.com
M. Cornell, u. Schwertmann. Tlenki żelaza: struktura, właściwości, reakcja, występowanie i zastosowania [PDF]. Wiley-vch. Zaczerpnięte z: EPSC511.Wustl.Edu