(III) ГІДРОКСИД ЗАЛІЗА: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Гідроксид заліза (III) , являє собою неорганічну сполуку , формула якого строго Fe (OH) ₃ , в якому частка Fe ³⁺ і ОН ^- 3: 1. Однак хімія заліза може бути досить складною; тому ця тверда речовина складається не тільки з згаданих іонів.

Насправді Fe (OH) ₃ містить аніон O ^2- ; отже, це моногідратований оксид гідроксиду заліза: FeOOH · H ₂ O. Якщо до цього числа додається кількість атомів, буде перевірено, що воно збігається з кількістю Fe (OH) ₃ . Обидві формули справедливі для позначення цього гідроксиду металу.

Гідроксид заліза (III) у ставку жаби. Джерело: Клінт Будд (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

У навчально-дослідних хімічних лабораторіях Fe (OH) ₃ спостерігається у вигляді оранжево-коричневого осаду; подібний до осаду на зображенні вище. Коли цей іржавий і желеподібний пісок нагрівається, він виділяє зайву воду, набуваючи оранжево-жовтуватий колір (жовтий пігмент 42).

Цей жовтий пігмент 42 - той самий FeOOH · H ₂ O без додаткової присутності води, узгодженої з Fe ³⁺ . Коли це зневоднюється, він перетворюється на FeOOH, який може існувати у вигляді різних поліморфів (гетит, акаганіт, лепідокроцит, фероксигіта, серед інших).

З іншого боку, мінеральний берналіт має зелені кристали з базовим складом Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; мінералогічне джерело цього гідроксиду.

Структура гідроксиду заліза (III)

Кристалічні структури оксидів заліза та гідроксидів дещо складні. Але, з простої точки зору, це можна розглядати як упорядковані повтори октаедричних одиниць FeO ₆ . Таким чином, ці залізо-кисневі октаедри переплітаються через свої куточки (Fe-O-Fe) або їх грані, встановлюючи всі види полімерних ланцюгів.

Якщо такі ланцюги виглядають упорядкованими у просторі, тверде речовина вважається кристалічним; інакше він аморфний. Цей фактор разом із способом з'єднання октаедрів визначають енергетичну стійкість кристала і, отже, його кольори.

Наприклад, орторомбічні кристали берналіту, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, мають зеленуватий колір через те, що їх октаедри FeO ₆ об'єднуються лише через їх кути; на відміну від інших гідроксидів заліза, які виявляються червонуватими, жовтими або коричневими, залежно від ступеня гідратації.

Слід зазначити, що оксигени FeO ₆ надходять або від OH ^- або O ^2- ; точний опис відповідає результатам кристалографічного аналізу. Хоча не розглядається як така, природа зв’язку Fe-O є іонною з певним ковалентним характером; який для інших перехідних металів стає ще більш ковалентним, як і для срібла.

Властивості

Хоча Fe (OH) ₃ є твердим речовиною, яке легко розпізнається при додаванні солей заліза в лужне середовище, його властивості не зовсім зрозумілі.

Однак відомо, що він відповідає за зміну органолептичних властивостей (зокрема, смаку та кольору) питної води; який дуже нерозчинний у воді (K _sp = 2,79 · 10 ^-39 ); а також, що його молярна маса і щільність становлять 106,867 г / моль і 4,25 г / мл

Цей гідроксид (як і його похідні) не може мати визначеної температури плавлення або кипіння, оскільки при нагріванні він виділяє водяну пару, перетворюючи таким чином його у безводну форму FeOOH (разом із усіма її поліморфами). Тому, якщо нагрівання триватиме, FeOOH буде танути, а не FeOOH · H ₂ O.

Щоб більш ретельно вивчити його властивості, необхідно було б піддавати жовтий пігмент 42 численним дослідженням; але більш ніж ймовірно, що в ході цього процесу він змінює колір на червонуватий, що свідчить про утворення FeOOH; або навпаки, він розчиняється у складному водному Fe (OH) ₆ ³⁺ (кислотна середовище) або в аніоні Fe (OH) ₄ ^- (дуже основне середовище).

Програми

Абсорбент

У попередньому розділі було зазначено, що Fe (OH) ₃ дуже нерозчинний у воді, і він може осаджуватися навіть при рН, близькому до 4,5 (якщо немає хімічних видів, які б перешкоджали). Осаджуючи, він може винести (спільно осадити) деякі домішки з навколишнього середовища, шкідливі для здоров’я; наприклад, солі хрому або миш'яку (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ і As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Потім цей гідроксид дозволяє закупорювати ці метали та інші більш важкі з них, діючи в якості абсорбенту.

Методика полягає не стільки в осаді Fe (OH) ₃ (підщепленні середовища), а натомість його додають безпосередньо в забруднену воду або ґрунти, використовуючи куплені у продажу порошки чи зерна.

Терапевтичне використання

Залізо - важливий елемент для людського організму. Анемія є одним із найпомітніших захворювань через її дефіцит. З цієї причини завжди є питання дослідження, щоб розробити різні альтернативи для включення цього металу в наш раціон, щоб не створюватися побічні ефекти.

Одне з добавок на основі Fe (OH) ₃ ґрунтується на його комплексі з полімальтозою (полімальтозою заліза), яка має менший ступінь взаємодії з їжею, ніж FeSO ₄ ; тобто більше заліза є біологічно доступним для організму і не узгоджується з іншими матрицями чи твердими речовинами.

Інша добавка складається з наночастинок Fe (OH) _3, суспендованих у середовищі, що складається головним чином з адипатів і тартратів (та інших органічних солей). Це виявилося менш токсичним, ніж FeSO ₄ , окрім підвищення гемоглобіну, він не накопичується на слизовій оболонці кишечника, а також сприяє зростанню корисних мікробів.

Пігмент

Пігмент Жовтий 42 використовується у фарбах та косметиці, і як такий не становить потенційного ризику для здоров’я; якщо не потрапила випадково.

Залізна батарея

Хоча Fe (OH) ₃ формально не використовується в цій заявці , він може слугувати вихідним матеріалом для FeOOH; сполука, з якою виготовлений один з електродів дешевого і простого залізного акумулятора, який також працює при нейтральному pH.

Реакції напівклітини для цієї батареї виражені нижче наступними хімічними рівняннями:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

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

Анод стає залізним електродом, який випускає електрон, який пізніше, пройшовши через зовнішній ланцюг, потрапляє в катод; електрод, виготовлений з FeOOH, зведення до Fe ²⁺ . Електролітичне середовище для цієї батареї складається з розчинних солей Fe ²⁺ .

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Гідроксид заліза. PubChem База даних. CID = 73964. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Вікіпедія. (2019). Оксид-гідроксид заліза (III). Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Н. Пал. (sf). Гранульований гідроксид заліза для виведення миш'яку з питної води. . Відновлено з: archive.unu.edu
5. Р. М. Корнелл та У. Швертманн. (sf). Оксиди заліза: будова, властивості, реакції, виникнення та використання. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Береза, WD, Pring, A., Reller, A. та ін. Naturwissenschaften. (1992). Берналіт: новий гідроксид заліза з перовскітною структурою. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Геохімія довкілля полімерів заліза у водних розчинах та осадах. Відновлено з: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Хімічні та фізичні властивості заліза (III) -оксиду гідрат Ейндховена: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C і Geisser P. (2007). Взаємодія між залізо (III) -гідроксидним полімальтозним комплексом та часто використовуваними лікарськими засобами / лабораторними дослідженнями на щурах. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Перейра, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Наночастинки окси-гідроксиду заліза (III) забезпечують безпечне залізо, яке добре абсорбується та використовується у людини. Наномедицина: нанотехнології, біологія та медицина, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Гутше, С. Берлінг, Т. Плаггенборг, Дж. Парисі та М. Найпер. (2019). Доведення концепції батареї заліза-III (оксиду) оксиду, що працює при нейтральному рН. Інт. J. Electrochem. Наук., Т. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37