ŽELJEZO (III) HIDROKSID: STRUKTURA, SVOJSTVA I UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Željezo hidroksid (III) je anorganski spoj čija je formula strogo Fe (OH) ₃, u kojem je udio Fe ³⁺ i OH ^- 3: 1. Međutim, kemija željeza može biti poprilično zbunjena; pa se ta kruta tvar ne sastoji samo od spomenutih iona.

U stvari, Fe (OH) ₃ sadrži anion O ^2-; Stoga, to je željezo hidroksid monohidrata oksid: FeOOH · H ₂ O. Ako se doda broj ugljikovih za ove posljednje spoja, ona će se provjeriti da se podudara s onom od Fe (OH) ₃. Obje formule vrijede u odnosu na ovaj metalni hidroksid.

Željezo (III) hidroksid u ribnjaku žabe. Izvor: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

U nastavnim ili istraživačkim laboratorijama za kemiju Fe (OH) ₃ promatra se kao narančasto-smeđi talog; slično sedimentu na gornjoj slici. Kada se ovaj zahrđali i želatinozni pijesak zagrijava, on oslobađa suvišnu vodu, pretvarajući narančasto-žućkastu boju (žuti pigment 42).

To žuti pigment 42 je isto FeOOH · H ₂ O bez dodatne prisutnosti vode koordinira s Fe ³⁺. Kad se to dehidrira, pretvara se u FeOOH, koji može postojati u obliku različitih polimorfa (među ostalim, goetit, akaganeit, lepidokrokcit, feroxihita).

Mineralna bernalite, s druge strane, pokazuje zeleni kristali s osnovnom sastavu Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineraloški izvor ovog hidroksida.

Struktura željeznog (III) hidroksida

Kristalne strukture željezovih oksida i hidroksida malo su komplicirane. Ali, s jednostavnog gledišta, to se može smatrati uređenim ponavljanjem oktaedarske jedinice FeO ₆. Tako se ovi oktaedri od željeza i kisika isprepliću kroz njihove uglove (Fe-O-Fe), odnosno njihova lica, uspostavljajući sve vrste polimernih lanaca.

Ako takvi lanci izgledaju poredani u svemiru, kaže se da je krutina kristalna; inače je amorfan. Taj faktor, zajedno s načinom spajanja oktaedra, određuje energetsku stabilnost kristala, a samim tim i njegove boje.

Na primjer, rompski kristali bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, imaju zelenkaste boje s obzirom na činjenicu da se njihova FeO _C6 oktaedrima ujedine samo svojim uglovima; za razliku od ostalih željeznih hidroksida koji se pojavljuju crvenkasto, žuto ili smeđe, ovisno o stupnju hidratacije.

Treba primijetiti da su atomi kisika iz FeO ₆ dolaze bilo iz OH ^- ili O ^2-; točan opis odgovara rezultatima kristalografske analize. Iako se ne bavi takvom, priroda Fe-O veze je jonska s određenim kovalentnim karakterom; koja za ostale prijelazne metale postaje još kovalentnija, kao kod srebra.

Svojstva

Iako je Fe (OH) ₃ krutina koja se lako prepoznaje kada se željeznim solima dodaju u alkalni medij, njegova svojstva nisu posve jasna.

Međutim, poznato je da je odgovorna za izmjenu organoleptičkih svojstava (posebno okusa i boje) vode za piće; koji je vrlo netopljiv u vodi (K _sp = 2,79 · 10 ^-39); a isto tako da je njegova molarna masa i gustoća 106.867 g / mol i 4.25 g / mL.

Ovaj hidroksid (kao i njegovi derivati) ne može imati definiranu talište ili vrelište, jer se zagrijavanjem oslobađa vodene pare, pretvarajući ga u bezvodni oblik FeOOH (zajedno sa svim njegovim polimorfima). Stoga, ako se grijanje nastavlja, FeOOH će se rastopiti, a ne FeOOH · H ₂ O.

Da bi se temeljito proučila njegova svojstva, bilo bi potrebno podvrgnuti žuti pigment 42 brojnim studijama; ali više je nego vjerovatno da u tom procesu mijenja boju u crvenkastu boju, što ukazuje na stvaranje FeOOH; ili naprotiv, otapa se u složenom vodenom Fe (OH) ₆ ³⁺ (kiselom mediju), ili u anionu Fe (OH) ₄ ^- (vrlo bazični medij).

Prijave

upijajući

U prethodnom je dijelu spomenuto da je Fe (OH) ₃ vrlo netopljiv u vodi i može se taložiti pri pH blizu 4,5 (ako nema kemijskih vrsta koje bi ometale). Taloženjem može odnijeti (suočiti) neke nečistoće iz okoliša koje su štetne za zdravlje; na primjer, soli kroma ili arsena (Cr ³⁺, Cr ⁶⁺, i As ³⁺, As ⁵⁺).

Zatim, ovaj hidroksid omogućava okluziju ovih metala i drugih težih tvari, djelujući kao apsorbent.

Tehnika se ne sastoji toliko u taloženju Fe (OH) ₃ (alkalizaciji medija), već se umjesto toga dodaje izravno u kontaminiranu vodu ili tlo, koristeći komercijalno kupljeni prah ili žitarice.

Terapijske uporabe

Željezo je bitan element ljudskog tijela. Anemija je jedna od najistaknutijih bolesti zbog nedostatka. Iz tog razloga, uvijek je pitanje istraživanja da se osmisle različite alternative kako bi se ovaj metal mogao ugraditi u našu prehranu kako se ne bi stvorili kolateralni efekti.

Jedan od dodataka na bazi Fe (OH) ₃ temelji se na njegovom kompleksu s polimaltozom (polimaltozno željezo), koji ima niži stupanj interakcije s hranom od FeSO ₄; to jest, više željeza je biološki dostupno tijelu i nije koordinirano s drugim matricama ili čvrstim tvarima.

Drugi dodatak čine nanočestice Fe (OH) ₃ suspendirane u mediju koji se sastoji uglavnom od adipata i tartarata (i drugih organskih soli). Ovo se pokazalo manje toksičnim od FeSO ₄, osim što povećava hemoglobin, on se ne akumulira u crijevnoj sluznici i potiče rast korisnih mikroba.

Pigment

Pigment Yellow 42 koristi se u bojama i kozmetici, te kao takav ne predstavlja potencijalni zdravstveni rizik; osim ako se gutaju slučajno.

Željezna baterija

Iako se Fe (OH) ₃ formalno ne koristi u ovoj prijavi, on bi mogao poslužiti kao polazni materijal za FeOOH; spoj s kojim se proizvodi jedna od elektroda jeftine i jednostavne željezne baterije, koja također radi pri neutralnom pH.

Reakcije na pola ćelije za ovu bateriju su izražene u nastavku sljedećim kemijskim jednadžbama:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III ooo + e ^- + 3 H ⁺ ⇋ fe ²⁺ + 2H ₂ O

Anoda postaje željezna elektroda koja oslobađa elektron koji kasnije, nakon prolaska kroz vanjski krug, ulazi u katodu; elektroda izrađena od FeOOH, reducirajući na Fe ²⁺. Elektrolitički medij za ovu bateriju sastoji se od topljivih soli Fe ²⁺.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Željezni hidroksid. PubChem baza podataka. CID = 73964. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Željezo (III) oksid-hidroksid. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (SF). Granulirani željezni hidroksid za uklanjanje arsena iz pitke vode., Oporavak iz: archive.unu.edu
5. RM Cornell i U. Schwertmann. (SF). Željezovi oksidi: struktura, svojstva, reakcije, pojave i upotrebe.,
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. i sur. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: novi željezni hidroksid s perovskitnom strukturom. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Geokemija okoliša željeznih polimera u vodenim otopinama i talogima. Oporavak od: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Kemijska i fizikalna svojstva željeznog (III) -oksid hidrata Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C i Geisser P. (2007). Interakcije između kompleksa željeza (III) -hidroksid polmaltoze i uobičajeno korištenih lijekova / laboratorijskih studija na štakorima. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanočestica željezo (III) okso-hidroksid pruža sigurno željezo koje se dobro apsorbira i koristi u ljude. Nanomedicina: nanotehnologija, biologija i medicina, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi i M. Knipper. (2019). Dokaz koncepta baterije željeza (III) oksida hidroksida koja radi na neutralnom pH. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019. 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37