Структура, свойства, номенклатура, употреби на железен оксид



а железен оксид е всяко от съединенията, образувани между желязо и кислород. Характеризират се като йонни и кристални, и се намират в разпръснат продукт на ерозията на техните минерали, съставляващи подовете, растителната маса и дори вътрешността на живите организми..

Тогава то е едно от семействата на съединения, които преобладават в земната кора. Какви са те? Досега са известни шестнадесет железни оксида, повечето от които с естествен произход и други, синтезирани при екстремни условия на налягане или температура..

В горното изображение е показана част от праха от железен оксид. Неговият характерен червен цвят покрива желязото от няколко архитектурни елемента в така наречената ръжда. Също така се наблюдава по склоновете, планините или почвите, смесени с други минерали, като жълтия прах на гетита (α-FeOOH).

Най-известните железни оксиди са хематит (α-Fe2О3) и магемит (Fa- Вяра2О3и двата полиморфа на железен оксид; и не на последно място, магнетит (Вяра3О4). Техните полиморфни структури и тяхната голяма повърхност ги правят интересни материали като сорбенти или за синтез на наночастици с широко приложение..

индекс

  • 1 Структура
    • 1.1 Полиморфизъм
    • 1.2 Структурни връзки
  • 2 Свойства
  • 3 Номенклатура
    • 3.1 Систематична номенклатура
    • 3.2 Номенклатура на запасите
    • 3.3 Традиционна номенклатура
  • 4 Използване
    • 4.1 Наночастици
    • 4.2 Пигменти
  • 5 Препратки

структура

Горното изображение е представяне на кристалната структура на FeO, един от железните оксиди, където желязото има валентност +2. Червените сфери отговарят на анионите О2-, докато жълтите към Fe катионите2+. Имайте предвид също, че всяка Вяра2+ е заобиколен от шест O2-, образуване на октаедрична координационна единица.

Следователно, структурата на FeO може да се "разпадне" в единици на FeO6, където централният атом е Вярата2+. В случая на оксихидроксиди или хидроксиди октаедричната единица е FeO3(ОН)3.

В някои структури вместо октаедъра са тетраедрични единици, FeO4. По тази причина структурите на железните оксиди обикновено се представят с октаедри или тетраедри с железни центрове.

Структурите на железния оксид зависят от условията на налягане или температура, съотношението Fe / O (т.е. колко кислорода има за желязото и обратно), и валентността на желязото (+2, +3 и, много рядко в синтетични оксиди, +4).

Като цяло, обемистите аниони О2- те са подравнени формиращи листове, чиито отвори съдържат Fe катиони2+ o Вяра3+. По този начин има оксиди (като магнетит), които имат желязо с двете валенции.

полиморфизъм

Оксидите на желязото представляват полиморфизъм, т.е. различни структури или кристални структури за същото съединение. Железен оксид, Fe2О3, Има до четири възможни полиморфа. Хематит, α-Fe2О3, тя е най-стабилната от всички; следван от магемита, Fa- Вяра2О3, и за синтетичния β-Fe2О3 и ε- Вяра2О3.

Всички те имат свои собствени структури и кристални системи. Съотношението 2: 3 обаче остава постоянно, така че има три аниона О2- за всеки два Fe катиона3+. Разликата е в това как се намират октаедричните FeO единици6 в космоса и как се събирате.

Структурни връзки

Октаедричните FeO единици6 те могат да се визуализират с помощта на превъзходния образ. О-овете са в ъглите на октаедъра2-, докато в центъра си Вярата2+ o Вяра3+(за случая на Вярата2О3). Начинът, по който тези октаери са подредени в пространството, разкриват структурата на оксида.

Те също така оказват влияние върху начина, по който са свързани. Например, два октаедра могат да бъдат свързани чрез докосване на два от техните върхове, което е представено от кислороден мост: Fe-O-Fe. По същия начин октаедрите могат да бъдат свързани чрез техните ръбове (съседни един на друг). Тогава то ще бъде представено с два кислородни моста: Fe- (O)2-вяра.

И накрая, октаедрата може да взаимодейства чрез лицата им. По този начин представянето сега ще бъде с три кислородни моста: Fe- (O)3-Начинът, по който октаедрите са свързани, ще варира между-ядрените разстояния на Fe-Fe и следователно физическите свойства на оксида..

свойства

Желязният оксид е съединение с магнитни свойства. Те могат да бъдат анти, феро или феримагнитни и да зависят от валенциите на Fe и как взаимодействат катионите в твърдото вещество..

Тъй като структурите на твърдите вещества са много разнообразни, също така са налице и техните физични и химични свойства.

Например, полиморфите и хидратите на Fe2О3 те имат различни стойности на точки на топене (които варират между 1200 и 1600 ° C) и плътности. Въпреки това, те имат обща ниска разтворимост, дължаща се на Fe3+, същата молекулна маса, са кафяви и се разтварят умерено в киселинни разтвори.

номенклатура

IUPAC установява три начина за назоваване на железен оксид. И трите са много полезни, въпреки че за сложни оксиди (като Fe7О9) систематичното управлява над другите поради своята простота.

Систематична номенклатура

Числата на кислорода и желязото са взети под внимание, като ги посочват с гръцките префикси, моно-, ди-, три- и т.н. Според тази номенклатура Вярата2О3 нарича се: TRIоксид на дижелязо. И за вярата7О9 името му ще бъде: неаоксид на хептахиеро.

Номенклатура на запасите

Това отчита валентността на желязото. Ако става дума за Вяра2+, железен оксид е написан ... и неговата валентност с римски цифри, затворени в скоби. За вярата2О3 името му е: железен оксид (III).

Имайте предвид, че Вярата3+ тя може да се определи от алгебричните суми. Ако О2- има два отрицателни заряда и има три от тях, добавете -6. За да неутрализираме това -6, изискваме +6, но има два Fe, така че те трябва да бъдат разделени на две, + 6/2 = +3:

2Х (валентност на метал) + 3 (-2) = 0

Просто чрез изчистването на X се получава валентността на Fe в оксида. Но ако X не е цяло число (както при почти всички други оксиди), тогава има смес от Fe2+ и Вяра3+.

Традиционна номенклатура

Наставка -ico се дава на префикса ferr-, когато Fe има валентност +3, и -oso, когато неговата валентност е 2+. Така, Вярата2О3 нарича се: железен оксид.

приложения

наночастици

Желязните оксиди имат обща висока кристализационна енергия, която позволява да се създават много малки кристали, но с голяма площ.

Поради тази причина те са от голям интерес в областта на нанотехнологиите, където проектират и синтезират оксидни наночастици (НЧ) за специфични цели:

-Като катализатори.

-Като резервоар на лекарства или гени в тялото

-При проектирането на сензорни повърхности за различни видове биомолекули: протеини, захари, мазнини

-За съхраняване на магнитни данни

пигменти

Тъй като някои оксиди са много стабилни, те служат за боядисване на текстилни материали или за придаване на ярки цветове на повърхностите на всеки материал. От мозайките на подовете; червени, жълти и оранжеви картини (дори зелени); керамика, пластмаса, кожа и дори архитектурни произведения.

препратки

  1. Попечители на колежа Дартмут. (18 март 2004 г.). Стохиометрия на железни оксиди. Взето от: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 септември 2016 г.). Откриване на вярата7О9: нов железен оксид със сложна моноклинна структура. Изтеглено от: nature.com
  3. M. Cornell, U. Schwertmann. Железни оксиди: структура, свойства, реакции, събития и употреби. [PDF]. Wiley-VCH. Взето от: epsc511.wustl.edu
  4. Алис Бу. (2018). Наночастици от железен оксид, характеристики и приложения. Взето от: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, М., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Синтез, характеризиране, приложения и предизвикателства на наночастиците от железен оксид. Нанотехнология, наука и приложения, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Пигменти от Голчха. (2009 г.). Железни оксиди: приложения. Взето от: golchhapigments.com
  7. Химична формулировка (2018). Железен оксид (II). Взети от: formulacionquimica.com
  8. Wikipedia. (2018). Желязо (III) оксид. Взето от: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide