Dzelzs oksīda struktūra, īpašības, nomenklatūra, izmantošana



A dzelzs oksīds ir jebkurš no savienojumiem, kas veidojas starp dzelzi un skābekli. Tie ir raksturīgi kā jonu un kristāliskie, un tie ir izkaisīti no to minerālu erozijas, veidojot grīdas, augu masu un pat dzīvu organismu interjeru..

Tad tā ir viena no savienojumu ģimenēm, kas dominē zemes garozā. Kas tie ir tieši? Līdz šim ir zināmi sešpadsmit dzelzs oksīdi, lielākā daļa no tiem ir dabiskas izcelsmes un citi, kas sintezēti ekstremālos spiediena vai temperatūras apstākļos..

Augšējā attēlā parādīta daļa dzelzs oksīda pulvera. Tā raksturīgā sarkanā krāsa aptver vairāku arhitektūras elementu dzelzi, kas pazīstama kā rūsas. Arī nogāzēs, kalnos vai augsnēs novērojami maisījumi ar citām minerālvielām, piemēram, dzeltenais goetīta pulveris (α-FeOOH)..

Visbiežāk pazīstamie dzelzs oksīdi ir hematīts (α-Fe2O3) un magemīts (Υ- Ticība2O3), abi dzelzs oksīda polimorfi; un ne mazāk svarīgi, magnetīts (Faith3O4). To polimorfiskās struktūras un to lielā virsma padara tos par interesantiem materiāliem, piemēram, sorbentiem, vai nanodaļiņu sintēzi ar plašu pielietojumu.

Indekss

  • 1 Struktūra
    • 1.1. Polimorfisms
    • 1.2. Strukturālās saites
  • 2 Rekvizīti
  • 3 Nomenklatūra
    • 3.1. Sistemātiska nomenklatūra
    • 3.2. Akciju nomenklatūra
    • 3.3. Tradicionālā nomenklatūra
  • 4 Lietojumi
    • 4.1. Nanodaļiņas
    • 4.2 Pigmenti
  • 5 Atsauces

Struktūra

Augšējais attēls ir FeO, viena no dzelzs oksīdiem, kur dzelzs ir valence +2, kristāliskās struktūras attēlojums. Sarkanās sfēras atbilst anjoniem O2-, kamēr dzeltenie ir Fe katjoniem2+. Ņemiet vērā arī to, ka katra ticība2+ to ieskauj seši O2-, veidojot astoņstūra koordinācijas vienību.

Tāpēc FeO struktūra var "sagrūt" FeO vienībās6, kur centrālais atoms ir Ticība2+. Okshidroksīdu vai hidroksīdu gadījumā oktaedrālā vienība ir FeO3(OH)3.

Dažās struktūrās, nevis oktaedronā, ir tetraedriskās vienības, FeO4. Šā iemesla dēļ dzelzs oksīdu struktūras parasti ir pārstāvētas ar oktaedroniem vai tetrahedra ar dzelzs centriem.

Dzelzs oksīda struktūras ir atkarīgas no spiediena vai temperatūras apstākļiem, Fe / O attiecība (ti, cik daudz oksigēnu ir uz dzelzi un otrādi) un dzelzs valence (+2, +3 un, ļoti reti sintētiskajos oksīdos, +4).

Kopumā lielgabarīta anjoni O2- tie ir izlīdzināti, veidojot loksnes, kuru atveres atrodas Fe katjonos2+ o Ticība3+. Tādējādi ir oksīdi (piemēram, magnetīts), kuriem ir gludekļi ar abām valencēm.

Polimorfisms

Gludekļu oksīdi ir polimorfisms, tas ir, atšķirīgas struktūras vai kristāla izkārtojumi tam pašam savienojumam. Dzelzs oksīds, Fe2O3, Tam ir līdz pat četriem iespējamiem polimorfiem. Hematīts, α-Fe2O3, tas ir visstabilākais no visiem; kam seko magnēts, Υ- Ticība2O3, un sintētiskajam β-Fe2O3 un ε- Ticība2O3.

Visām tām ir sava veida struktūras un kristāliskas sistēmas. Tomēr 2: 3 attiecība paliek nemainīga, tāpēc ir trīs anjoni O2- katram Fe katjonam3+. Atšķirība ir tajā, kā atrodas FeOEDTA FeO vienības6 kosmosā un kā jūs sanākt kopā.

Strukturālās saites

Oktaedrālās FeO vienības6 tos var vizualizēt, izmantojot augstāko attēlu. O ir oktaedrera stūros2-, kamēr tā centrā ir Ticība2+ o Ticība3+(Ticības gadījumā2O3). Veids, kādā šīs oktaedras ir izvietotas telpā, atklāj oksīda struktūru.

Tomēr tie ietekmē arī to, kā tie ir saistīti. Piemēram, divus oktaedronus var savienot, pieskaroties diviem to virsotnēm, ko attēlo skābekļa tilts: Fe-O-Fe. Līdzīgi, oktaedru var savienot caur to malām (blakus viena otrai). Tas būtu attēlots ar diviem skābekļa tiltiem: Fe- (O)2-Ticība.

Un visbeidzot, oktaedra var mijiedarboties ar savām sejām. Tādējādi pārstāvība tagad būtu ar trim skābekļa tiltiem: Fe- (O)3-Tas, kā oktaedri ir savienoti, mainītu Fe-Fe attālumu starp kodolenerģiju un līdz ar to arī oksīda fizikālās īpašības..

Rekvizīti

Dzelzs oksīds ir savienojums ar magnētiskām īpašībām. Tie var būt anti, ferro vai ferrimagnetiski, un tie ir atkarīgi no Fe valentiem un kā katjoni mijiedarbojas cietā vielā.

Tā kā cietvielu struktūras ir ļoti atšķirīgas, tās ir arī to fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Piemēram, Fe polimorfi un hidrāti2O3 tiem ir dažādas kausēšanas punktu vērtības (kas svārstās no 1200 līdz 1600ºC) un blīvumu. Tomēr tiem ir kopīga zema šķīdība Fe dēļ3+, tā pati molekulārā masa ir brūna un skābes šķīdumos izšķīst.

Nomenklatūra

IUPAC nosaka trīs veidus, kā nosaukt dzelzs oksīdu. Visi trīs ir ļoti noderīgi, lai gan sarežģītiem oksīdiem (piemēram, Fe7O9) sistemātiskā pārvalde pār citiem ir vienkārša.

Sistemātiska nomenklatūra

Tiek ņemti vērā skābekļa un dzelzs skaitļi, norādot tos ar grieķu ciparu prefiksu mono-, di-, tri- utt. Saskaņā ar šo nomenklatūru Ticība2O3 to sauc: trioksīda oksīds didzelzs Un ticībai7O9 tā nosaukums būtu: heptahierro nonaoksīds.

Akciju nomenklatūra

Tas ņem vērā dzelzs valenci. Ja tas ir par ticību2+, ir uzrakstīts dzelzs oksīds ... un tā valence ar romiešu cipariem iekavās. Par ticību2O3 tā nosaukums ir: dzelzs oksīds (III).

Ņemiet vērā, ka Ticība3+ to var noteikt ar algebriskām summām. Ja O2- ir divi negatīvi maksājumi, un no tiem ir trīs, pievieno -6. Lai to neitralizētu -6, mums ir nepieciešams +6, bet ir divi Fe, tāpēc tie ir jāsadala ar diviem, + 6/2 = +3:

2X (metāla valence) + 3 (-2) = 0

Vienkārši iztīrot X, oksīdā iegūst Fe vērtību. Bet, ja X nav vesels skaitlis (tāpat kā gandrīz visi citi oksīdi), tad ir Fe maisījums2+ un Ticība3+.

Tradicionālā nomenklatūra

Sufikss -ico tiek dots prefiksam ferr-, kad Fe ir valence +3, un -oso, kad tā valence ir 2+. Tātad, Ticība2O3 to sauc par: dzelzs oksīdu.

Lietojumi

Nanodaļiņas

Dzelzs oksīdiem ir kopēja augsta kristalizācijas enerģija, kas ļauj radīt ļoti mazus kristālus, bet ar lielu virsmas laukumu.

Šī iemesla dēļ tās ir ļoti ieinteresētas nanotehnoloģiju jomā, kur tās izstrādā un sintezē oksīda nanodaļiņas (NP) īpašiem mērķiem:

-Kā katalizatori.

-Kā zāļu vai gēnu rezervuārs organismā

-Izstrādājot sensorās virsmas dažādiem biomolekulu veidiem: olbaltumvielas, cukuri, tauki

-Lai saglabātu magnētiskos datus

Pigmenti

Tā kā daži oksīdi ir ļoti stabili, tie kalpo, lai krāsotu tekstilmateriālus vai piešķirtu spilgtas krāsas jebkura materiāla virsmām. No grīdas mozaīkām; sarkanās, dzeltenās un oranžās gleznas (pat zaļas); keramikas, plastmasas, ādas un pat arhitektūras darbi.

Atsauces

  1. Dartmouth koledžas pilnvarotie. (2004. gada 18. marts). Dzelzs oksīdu stehiometrija. No: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo et al. (2016. gada 8. septembris). Ticības atklāšana7O9: jauns dzelzs oksīds ar sarežģītu monoklīnisko struktūru. Saturs iegūts no: nature.com
  3. M. Cornell, U. Schwertmann. Dzelzs oksīdi: struktūra, īpašības, reakcijas, notikumi un pielietojumi. [PDF] WILEY-VCH. Ņemts no: epsc511.wustl.edu
  4. Alise Bu. (2018). Dzelzs oksīda nanodaļiņas, īpašības un pielietojumi. Ņemts no: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Dzelzs oksīda nanodaļiņu sintēze, raksturojums, pielietojumi un izaicinājumi. Nanotehnoloģija, Zinātne un lietojumprogrammas, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Golčha pigmenti. (2009). Dzelzs oksīdi: lietojumi. Ņemts no: golchhapigments.com
  7. Ķīmiskais sastāvs (2018). Dzelzs oksīds (II). Uzņemts no: Formacionquimica.com
  8. Vikipēdija. (2018). Dzelzs (III) oksīds. Ņemts no: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide