Struktura, svojstva, nomenklatura, upotreba željezovog oksida

željezni oksid je bilo koji od spojeva formiranih između željeza i kisika. Karakterizira ih se ionskim i kristalnim, a leže raspršeni proizvod erozije njihovih minerala, sastavljajući podove, biljnu masu i, čak, unutrašnjost živih organizama..

To je tada jedna od obitelji spojeva koji prevladavaju u zemljinoj kori. Što su točno? Do danas je poznato 16 željeznih oksida, većinom prirodnog podrijetla, a drugi sintetizirani u ekstremnim uvjetima tlaka ili temperature..

U gornjoj slici prikazan je dio praha željeznog oksida. Njegova karakteristična crvena boja pokriva željezo nekoliko arhitektonskih elemenata u onome što je poznato kao hrđa. Također, primjećuje se na padinama, planinama ili tlima, pomiješanim s drugim mineralima, kao što je žuti prah getita (α-FeOOH).

Najpoznatiji željezni oksidi su hematit (α-Fe₂O₃) i maghemita (Fa- Vjera₂O₃oba polimorfa željeznog oksida; i ne manje važno, magnetit (Vjera₃O₄). Njihove polimorfne strukture i njihova velika površina čine ih zanimljivim materijalima kao što su sorbenti, ili za sintezu nanočestica sa širokom primjenom..

indeks

• 1 Struktura
  • 1.1. Polimorfizam
  • 1.2 Strukturne veze
• 2 Svojstva
• 3 Nomenklatura
  • 3.1. Sustavna nomenklatura
  • 3.2. Nomenklatura dionica
  • 3.3. Tradicionalna nomenklatura
• 4 Upotreba
  • 4.1. Nanočestice
  • 4.2 Pigmenti
• 5 Reference

struktura

Gornja slika je prikaz kristalne strukture FeO, jednog od željeznih oksida gdje željezo ima valenciju +2. Crvene sfere odgovaraju anionima O^2-, dok su žute prema Fe kationima²⁺. Imajte na umu da svaka vjera²⁺ okružen je s šest O^2-, formiranje oktaedarne koordinacijske jedinice.

Stoga se struktura FeO-a može "raspasti" u jedinice FeO-a₆, gdje je središnji atom Vjera²⁺. U slučaju oksihidroksida ili hidroksida, oktaedarska jedinica je FeO₃(OH)₃.

U nekim strukturama umjesto oktaedra postoje tetraedarske jedinice, FeO₄. Zbog toga su strukture željeznih oksida obično predstavljene oktaedarima ili tetraedrima s središtima željeza.

Strukture željeznog oksida ovise o uvjetima tlaka ili temperature, omjeru Fe / O (tj. Koliko kisika ima po željezu i obratno), a valencija željeza (+2, +3 i, vrlo rijetko u sintetskim oksidima, +4).

Općenito, glomazni anioni O^2- oni su poravnati tvoreći listove čije rupe drže Fe katione²⁺ Vjera³⁺. Dakle, postoje oksidi (kao što je magnetit) koji imaju željezo s obje valencije.

polimorfizam

Oksidi željeza predstavljaju polimorfizam, to jest, različite strukture ili kristalne aranžmane za isti spoj. Željezni oksid, Fe₂O₃, Ima do četiri moguća polimorfa. Hematit, α-Fe₂O₃, ona je najstabilnija od svih; slijedi maghemit, .- Vjera₂O₃, i za sintetski β-Fe₂O₃ i ε- Vjera₂O₃.

Svi oni imaju svoje tipove struktura i kristalne sustave. Međutim, omjer 2: 3 ostaje konstantan, tako da postoje tri aniona O^2- za svaka dva Fe kationa³⁺. Razlika je u tome kako se nalaze oktaedarske jedinice FeO₆ u svemiru i kako ste došli zajedno.

Strukturne veze

Oktaedarske jedinice FeO₆ mogu se vizualizirati uz pomoć superiorne slike. O-ovi su u kutovima oktaedra^2-, dok je u središtu Vjera²⁺ Vjera³⁺(za slučaj Vjere₂O₃). Način na koji su ti oktaedri raspoređeni u prostoru otkrivaju strukturu oksida.

Međutim, oni također utječu na to kako su povezani. Na primjer, dva oktaedra mogu se spojiti dodirivanjem dvaju njihovih vrhova, što je predstavljeno kisikovim mostom: Fe-O-Fe. Slično tome, oktaedre se mogu spojiti preko njihovih rubova (susjednih jedna do druge). Bila bi predstavljena tada s dva kisikova mosta: Fe- (O)₂-vjera.

I konačno, oktaedre mogu komunicirati kroz njihova lica. Dakle, prikaz bi sada bio s tri kisikova mosta: Fe- (O)₃-Način na koji su oktaedri povezani, varirao bi među-nuklearne udaljenosti Fe-Fe i, prema tome, fizička svojstva oksida.

nekretnine

Željezni oksid je spoj s magnetskim svojstvima. Oni mogu biti anti, fero ili ferrimagnetski i ovise o valencijama Fe i načinu na koji kationi djeluju u čvrstom stanju..

Budući da su strukture krutina vrlo različite, tako su i njihova fizička i kemijska svojstva.

Na primjer, polimorfi i hidrati Fe₂O₃ imaju različite vrijednosti točaka taljenja (koje se kreću između 1200 i 1600 ° C) i gustoće. Međutim, zajedničko im je niska topljivost zbog Fe³⁺, iste molekularne mase, smeđe su i slabo se otapaju u kiselim otopinama.

nomenklatura

IUPAC uspostavlja tri načina za imenovanje željeznog oksida. Sva tri su vrlo korisna, iako za složene okside (kao što je Fe₇O₉) sustavno upravlja nad drugima zbog svoje jednostavnosti.

Sustavna nomenklatura

Uzimaju se u obzir brojevi kisika i željeza, nazivajući ih grčkim brojkama, mono-, di-, tri-, itd. Prema toj nomenklaturi Vjera₂O₃ zove se: trioksid diželjeza. I za vjeru₇O₉ njegovo ime bi bilo: nonaoxide od heptahierro.

Nomenklatura zaliha

Ovo uzima u obzir valenciju željeza. Ako se radi o Faith²⁺, ispisan je željezni oksid ... i njegova valencija s rimskim brojevima u zagradama. Za vjeru₂O₃ ime mu je: željezni oksid (III).

Imajte na umu da je vjera³⁺ može se odrediti algebarskim iznosima. Ako je O^2- ima dva negativna naboja, a postoje tri, dodajte -6. Za neutralizaciju ovog -6 potrebno je +6, ali postoje dva Fe, tako da ih treba podijeliti s dva, + 6/2 = +3:

2X (valencija metala) + 3 (-2) = 0

Jednostavnim čišćenjem X dobivate valenciju Fe u oksidu. Ali ako X nije cijeli broj (kao kod gotovo svih drugih oksida), tada postoji mješavina Fe²⁺ i vjere³⁺.

Tradicionalna nomenklatura

Sufiks -ico je dan prefiksu ferr- kada Fe ima valenciju +3, i -oso kada je njegova valencija 2+. Dakle, vjera₂O₃ zove se: željezni oksid.

aplikacije

nanočestice

Željezni oksidi imaju zajedničku visoku kristalizacijsku energiju, koja omogućuje stvaranje vrlo malih kristala, ali s velikom površinom.

Iz tog razloga oni su od velikog interesa u području nanotehnologije, gdje projektiraju i sintetiziraju nanočestice oksida (NP) za specifične svrhe:

-Kao katalizatori.

-Kao spremnik lijekova ili gena unutar tijela

-U dizajnu osjetnih površina za različite vrste biomolekula: proteini, šećeri, masti

-Za spremanje magnetskih podataka

pigmenti

Budući da su neki oksidi vrlo stabilni, služe za bojenje tekstila ili daju svijetle boje površinama bilo kojeg materijala. Iz mozaika podova; crvene, žute i narančaste slike (čak i zelene); keramika, plastika, koža, pa čak i arhitektonski radovi.

reference

1. Povjerenici koledža Dartmouth. (18. ožujka 2004.) Stehiometrija željeznih oksida. Preuzeto iz: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo i sur. (8. rujna 2016.) Otkriće vjere₇O₉: novi željezni oksid sa složenom monoklinskom strukturom. Preuzeto s: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. Željezni oksidi: struktura, svojstva, reakcije, događaji i uporabe. [PDF]. Wiley-VCH. Preuzeto iz: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018.). Nanočestice željeznog oksida, značajke i primjene. Preuzeto iz: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul. Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Sinteza, karakterizacija, primjena i izazovi nanočestica željeznog oksida. Nanotehnologija, znanost i primjene, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha Pigmenti. (2009). Željezni oksidi: primjene. Preuzeto iz: golchhapigments.com
7. Kemijska formulacija (2018.). Željezni oksid (II). Preuzeto s: formulacionquimica.com
8. Wikipedia. (2018.). Željezo (III) oksid. Preuzeto s: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide