III) HYDROXID ŽELEZITÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A POUŽITIE - CHÉMIA - 2025

Hydroxid železitý (III) je anorganická zlúčenina, ktorej vzorec je prísne Fe (OH) ₃ , v ktorom je podiel Fe ³⁺ a OH ^- 3: 1. Chémia železa však môže byť celkom spletitá; takže táto tuhá látka nie je zložená iba z uvedených iónov.

V skutočnosti, Fe (OH) ₃ obsahuje anión O ^2- ; preto, že je-hydrátom oxid hydroxid železa: FeOOH · H ₂ O. Ak je pridaný počet atómov tejto poslednej zlúčeniny bude možné overiť, že sa zhoduje s Fe (OH) ₃ . Obidva vzorce sú platné pre označenie tohto hydroxidu kovu.

Hydroxid železitý v žabím rybníku. Zdroj: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Vo vyučovacích alebo výskumných chemických laboratóriách sa Fe (OH) ₃ pozoruje ako oranžovo-hnedá zrazenina; podobné sedimentu na obrázku vyššie. Keď sa tento hrdzavý a želatínový piesok zahrieva, uvoľňuje prebytočnú vodu a mení svoju oranžovožltú farbu (žltý pigment 42).

Tento žltý pigment 42, je rovnaký FeOOH · H ₂ O, bez toho, aby ďalej za prítomnosti vody, je koordinované s Fe ³⁺ . Ak sa dehydratuje, transformuje sa na FeOOH, ktorý môže existovať vo forme rôznych polymorfov (okrem iného goethit, akaganeit, lepidocrocite, feroxihita).

Minerálne bernalite, na druhej strane, vykazuje zelené kryštály so základným zložením Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineralogický zdroj tohto hydroxidu.

Štruktúra hydroxidu železitého

Kryštalické štruktúry oxidov a hydroxidov železa sú trochu komplikované. Z jednoduchého hľadiska ho však možno považovať za usporiadané opakovania oktaedrálnych jednotiek FeO ₆ . Tieto oktaedry železo-kyslík sa teda prelínajú svojimi rohmi (Fe-O-Fe) alebo ich tvárami a vytvárajú všetky druhy polymérnych reťazcov.

Ak také reťazce vyzerajú usporiadané v priestore, tuhá látka sa považuje za kryštalickú; inak je amorfný. Tento faktor spolu so spôsobom, akým sú oktaedróny spojené, určujú energetickú stabilitu kryštálu, a teda aj jeho farby.

Napríklad, kosoštvorcové kryštály bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, majú zelenkavú farbu, vzhľadom k tomu, že ich FeO ₆ octahedra iba spojiť prostredníctvom svojich rohov; na rozdiel od iných hydroxidov železa, ktoré sa javia červenkasté, žlté alebo hnedé, v závislosti od stupňa hydratácie.

Je potrebné poznamenať, že atómy kyslíka FeO ₆ pochádzajú buď z OH ^- alebo O ² ; presný opis zodpovedá výsledkom kryštalografickej analýzy. Aj keď to nie je riešené ako také, povaha Fe-O väzby je iónová s určitým kovalentným charakterom; ktoré sa pre ostatné prechodné kovy stávajú ešte kovalentnejšími, napríklad so striebrom.

vlastnosti

Aj keď Fe (OH) ₃ je tuhá látka, ktorá sa ľahko rozozná, keď sa soli železa pridajú do alkalického média, jeho vlastnosti nie sú úplne číre.

Je však známe, že je zodpovedný za zmenu organoleptických vlastností (najmä chuti a farby) pitnej vody; ktorý je veľmi nerozpustný vo vode ( _Ksp = 2,79,10 ^-39 ); a tiež jeho molárna hmotnosť a hustota sú 106,867 g / mol a 4,25 g / ml.

Tento hydroxid (rovnako ako jeho deriváty) nemôže mať definovanú teplotu topenia alebo varu, pretože pri zahrievaní uvoľňuje vodnú paru, čím ju premieňa na svoju bezvodú formu FeOOH (spolu so všetkými svojimi polymorfmi). Preto, ak je vykurovací pokračuje, FeOOH roztaví a nie FeOOH · H ₂ O.

Aby sa študovali jeho vlastnosti podrobnejšie, bolo by potrebné podrobiť žltý pigment 42 početným štúdiám; je však viac ako pravdepodobné, že v priebehu procesu zmení farbu na červenkastú, čo naznačuje tvorbu FeOOH; alebo naopak, sa rozpúšťa v komplexe vodnom Fe (OH) ₆ ³⁺ (kyselina médium), alebo v aniónu Fe (OH) ₄ ^- (veľmi základné médium).

aplikácia

savý

V predchádzajúcej časti bolo uvedené, že Fe (OH) ₃ je veľmi nerozpustný vo vode a môže sa dokonca zrážať pri pH blízkom 4,5 (ak neexistujú žiadne chemické látky, ktoré interferujú). Zrážaním môže odvádzať (spolu zrážať) niektoré nečistoty z prostredia, ktoré sú škodlivé pre zdravie; napríklad soli chrómu alebo arzénu (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ a As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Tento hydroxid potom umožňuje uzavrieť tieto kovy a ďalšie ťažšie kovy, ktoré pôsobia ako absorbent.

Táto technika neznamená toľko, že precipituje Fe (OH) ₃ (alkalizuje médium), ale namiesto toho sa pridáva priamo do kontaminovanej vody alebo pôdy pomocou komerčne dostupných práškov alebo zŕn.

Terapeutické použitie

Železo je nevyhnutným prvkom pre ľudské telo. Anémia je kvôli jej nedostatku jednou z najvýznamnejších chorôb. Z tohto dôvodu je vždy na výskume, aby sme navrhli rôzne alternatívy na začlenenie tohto kovu do našej stravy, aby nevznikli vedľajšie účinky.

Jedným z doplnkov na báze Fe (OH) ₃ je založený na jeho komplex s polymaltózy (polymaltózy železa), ktorý má nižší stupeň interakcie s jedlom, než FeSO ₄ ; to znamená, že viac železa je pre telo biologicky dostupné a nie je koordinované s inými matricami alebo pevnými látkami.

Druhý doplnok sa skladá z nanočastíc Fe (OH) ₃ suspendovaných v médiu pozostávajúcom hlavne z adipátov a vínanov (a iných organických solí). To sa ukázalo byť menej toxický ako FeSO ₄ , okrem zvýšenia hemoglobínu, neakumuluje sa v črevnej sliznici, a to podporuje rast prospešných mikróbov.

pigment

Pigment Yellow 42 sa používa vo farbách a kozmetike, a preto nepredstavuje potenciálne zdravotné riziko; pokiaľ nie je požívané náhodou.

Železná batéria

Aj keď sa Fe (OH) ₃ v tejto prihláške formálne nepoužíva , môže slúžiť ako východiskový materiál pre FeOOH; zlúčenina, s ktorou sa vyrába jedna z elektród lacnej a jednoduchej železnej batérie, ktorá tiež pracuje pri neutrálnom pH.

Reakcie polčlánkov pre túto batériu sú vyjadrené nižšie s nasledujúcimi chemickými rovnicami:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + e ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2 H ₂ O

Anóda sa stane železnou elektródou, ktorá uvoľní elektrón, ktorý neskôr po prechode vonkajším obvodom vstúpi do katódy; elektróda vyrobená z FeOOH, redukovaná na Fe ²⁺ . Elektrolytické médium pre túto batériu sa skladá z rozpustných solí Fe ²⁺ .

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Hydroxid železitý. PubChem Database. CID = 73964. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Hydroxid železitý. Obnovené z: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (SF). Granulovaný hydroxid železitý na odstránenie arzénu z pitnej vody. , Obnovené z: archive.unu.edu
5. RM Cornell a U. Schwertmann. (SF). Oxidy železa: štruktúra, vlastnosti, reakcie, výskyt a použitie. , http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. a kol. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: nový hydroxid železitý s perovskitovou štruktúrou. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Environmentálna geochémia železitých polymérov vo vodných roztokoch a zrážaninách. Získané z: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Chemické a fyzikálne vlastnosti hydrátu oxidu železitého Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 106100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C a Geisser P. (2007). Interakcie medzi komplexom železo (III) -hydroxid-polymaltóza a bežne používanými liekmi / laboratórnymi štúdiami na potkanoch. DOI: 10,1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanočasticový oxo-hydroxid železitý (III) dodáva bezpečné železo, ktoré sa dobre vstrebáva a používa u ľudí. Nanomedicín: nanotechnológia, biológia a medicína, 10 (8), 1877–1886. doi: 10,016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi a M. Knipper. (2019). Dôkaz koncepcie batérie hydroxidu železo-železitého (III) pracujúceho pri neutrálnom pH. Int. J. Electrochem. Sci., Zv. 14, 2019 1579. doi: 10,20964 / 2019.02,37