מבנה תחמוצת ברזל, תכונות, נומנקלטורה, שימושים

א תחמוצת ברזל הוא כל התרכובות שנוצרו בין ברזל לחמצן. הם מאופיינים על ידי היותם יוניים וגבישיים, והם שזורים במוצר מפוזר של השחיקה של המינרלים שלהם, מלחינים את הרצפות, את מסת הצומח, ואפילו את פנים האורגניזמים החיים.

זה אז אחד המשפחות של compounds כי להשתלט על קרום כדור הארץ. מה הם בדיוק? שש עשרה תחמוצות ברזל ידועים עד כה, רובם ממוצא טבעי ואחרים מסונתזים בתנאים קיצוניים של לחץ או טמפרטורה..

בתמונה העליונה מוצג חלק של אבקת תחמוצת ברזל. הצבע האדום האופייני מכסה את הברזל של כמה אלמנטים אדריכליים במה שמכונה חלודה. כמו כן, הוא נצפה על המדרונות, ההרים או קרקעות, מעורבב עם מינרלים אחרים, כגון אבקה צהובה של goethite (α-FeOOH).

תחמוצות הברזל הידועות ביותר הן hematite (α-Fe₂הו₃) ואת maghemite (Υ- אמונה₂הו₃), הן פולימורפים של תחמוצת החמצן; ולא פחות, מגנטיט (אמונה₃הו₄). המבנים הפולימורפיים שלהם ואת שטח הפנים הגדול שלהם להפוך אותם חומרים מעניינים כגון sorbents, או עבור סינתזה של חלקיקים עם יישומים רחב.

אינדקס

• 1 מבנה
  • 1.1 פולימורפיזם
  • 1.2 קישורים מבניים
• 2 מאפיינים
• 3 המינוח
  • 3.1 המינוח השיטתי
  • 3.2 נומנקלטורה
  • 3.3 נומנקלטורה מסורתית
• 4 שימושים
  • 4.1 חלקיקים
  • 4.2 פיגמנטים
• 5 הפניות

מבנה

התמונה העליונה היא ייצוג של המבנה הגבישי של FeO, אחד של תחמוצות ברזל שבו ברזל יש valence +2. הספירות האדומות מתאימות לאניונים^2-, ואילו הצהובים לקטיונים²⁺. שים לב גם כי כל אמונה²⁺ הוא מוקף שישה O^2-, יצירת יחידה תיאום octahedral.

לכן, המבנה של FeO יכול "להתפורר" ליחידות של FeO₆, שבו האטום המרכזי הוא האמונה²⁺. במקרה של oxyhyhyroxides או hydroxides, יחידת octahedral הוא FeO₃(OH)₃.

בחלק מהמבנים במקום אוקטאהדרון הם יחידות tetrahedral, FeO₄. מסיבה זו מבנים של תחמוצות ברזל מיוצגים בדרך כלל עם octahedrons או tetrahedra עם מרכזי ברזל.

מבנים של תחמוצת ברזל תלויים בתנאי לחץ או טמפרטורה, יחס Fe / O (כלומר, כמה oxygens יש לכל ברזל ולהיפך), ואת הערכיות של ברזל (+2, +3, מאוד לעתים נדירות תחמוצות סינתטיות, +4).

באופן כללי, אניונים מגושם O^2- הם מיושרים להרכיב סדינים אשר חורים בית קטיונים Fe²⁺ o אמונה³⁺. לכן, יש תחמוצות (כגון magnetite) שיש להם irons עם valances.

פולימורפיזם

תחמוצות של מגהצים הנוכחי פולימורפיזם, כלומר, מבנים שונים או סידור קריסטל עבור אותו המתחם. תחמוצת ברזל, Fe₂הו₃, יש לו עד ארבעה פולימורפים אפשריים. המטיט, α-Fe₂הו₃, היא היציבה ביותר מכל; ואחריו המג'מיט, Υ- פיית₂הו₃, ועל סינתטי β-Fe₂הו₃ ו ε- אמונה₂הו₃.

לכולם יש סוגים משלהם של מבנים ומערכות גבישי. עם זאת, יחס 2: 3 נשאר קבוע, אז יש שלושה אניונים^2- עבור כל שתי קטיונים³⁺. ההבדל טמון איך יחידות אוקטראלד FeO ממוקמים₆ בחלל וכיצד אתם באים יחד.

קישורים מבניים

Octahedral יחידות FeO₆ הם יכולים להיות דמיינו בעזרת תמונה מעולה. O של הם בפינות האוקטהדרון^2-, ואילו במרכזו האמונה²⁺ o אמונה³⁺(במקרה של אמונה₂הו₃). האופן שבו אוקטרה אלה מסודרים בחלל חושפים את המבנה של תחמוצת.

עם זאת, הם גם משפיעים על האופן שבו הם מקושרים. לדוגמה, שני Octahedrons ניתן לחבר על ידי נגיעה שני הקודקודים שלהם, אשר מיוצג על ידי גשר חמצן: Fe-O-Fe. באופן דומה, אוקטאהדרה יכול להיות מחובר דרך הקצוות שלהם (צמוד אחד לשני). זה יהיה מיוצג אז עם שני גשרים חמצן: Fe- (O)₂-אמונה.

ולבסוף, octahedra יכול אינטראקציה דרך פניהם. לפיכך, הייצוג יהיה עכשיו עם שלושה גשרים חמצן: Fe- (O)₃-Fe: האופן שבו אוקטאהדרונים מקושרים, ישתנה בין מרחקי Fe-Fe הגרעיני, ולכן, התכונות הפיזיות של תחמוצת.

מאפיינים

תחמוצת ברזל היא תרכובת בעלת תכונות מגנטיות. אלה יכולים להיות anti, ferro או ferrimagnetic, ואת תלויים valences של Fe וכיצד cations אינטראקציה מוצק.

בגלל המבנים של מוצקים מגוונים מאוד, כך הם התכונות הפיזיות והכימיות שלהם.

לדוגמה, את polymorphs ו hydrates של Fe₂הו₃ יש להם ערכים שונים של נקודות ההיתוך (הנעים בין 1200 ו 1600 מעלות צלזיוס) וצפיפות. עם זאת, יש להם במשותף את מסיסות נמוכה עקב Fe³⁺, אותה מסה מולקולרית, הם חום להתמוסס במשורה פתרונות חומצה.

המינוח

IUPAC קובע שלוש דרכים שם תחמוצת ברזל. כל השלושה שימושיים מאוד, אם כי עבור תחמוצות מורכבות (כגון Fe₇הו₉) משטר שיטתי על האחרים על פשטותו.

מינוח שיטתי

החמצן ומספרי הברזל נלקחים בחשבון, קוראים להם את הקידומת היוונית הקידומת מונו, די, טרי, וכו '. על פי המינוח הזה האמונה₂הו₃ זה נקרא: triתחמוצת ביקשברזל ועל האמונה₇הו₉ השם שלה יהיה: לא חמצן של heptahierro.

מניות המינוח

זה רואה את ערכו של ברזל. אם זה על פיית'²⁺, תחמוצת ברזל נכתבת ... וערכיה בספרות רומיות סגורות בסוגריים. למען האמונה₂הו₃ שמו הוא: תחמוצת ברזל (III).

שימו לב לאמונה³⁺ זה יכול להיקבע על ידי סכומים אלגבריים. אם O^2- יש שני חיובים שליליים, ויש שלושה מהם, להוסיף -6. כדי לנטרל את זה -6 אנו דורשים +6, אבל יש שני Fe, אז הם חייבים להיות מחולקים על ידי שני, + 6/2 = +3:

2X (valence מתכת) + 3 (-2) = 0

פשוט על ידי ניקוי X אתה מקבל את העוצמה של Fe תחמוצת. אבל אם X הוא לא מספר שלם (כמו עם כמעט כל תחמוצות אחרות), אז יש תערובת של Fe²⁺ ואת האמונה³⁺.

המינוח המסורתי

הסיומת -ico ניתנת לקידומת ferr- כאשר Fe יש valence +3, ו- -oso כאשר הערכים שלה הוא 2 +. כך, האמונה₂הו₃ זה נקרא: תחמוצת Ferric.

שימושים

חלקיקים

תחמוצות ברזל יש אנרגיה גבוהה התגבשות גבוהה, אשר מאפשר ליצור גבישים קטנים מאוד, אבל עם שטח שטח גדול.

מסיבה זו הם עניין רב בתחומים של ננוטכנולוגיה, שם הם עיצוב לסנתז תחמוצת החנקן (NP) למטרות ספציפיות:

-כזרזים.

-כמו מאגר של תרופות או גנים בתוך הגוף

-בתכנון משטחים סנסוריים עבור סוגים שונים של ביומולקולות: חלבונים, סוכרים, שומנים

-כדי לאחסן נתונים מגנטיים

פיגמנטים

בגלל כמה תחמוצות יציבים מאוד, הם משמשים לצבוע טקסטיל או לתת צבעים בהירים על פני השטח של כל חומר. מתוך הפסיפסים של הרצפות; הציורים האדומים, הצהובים וכתומים (אפילו ירוקים); קרמיקה, פלסטיק, עור, ואפילו עבודות אדריכליות.

הפניות

1. נאמנים של מכללת דרטמות '. (18 במרץ 2004). Stoichiometry של תחמוצות ברזל. נלקח מ: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 בספטמבר 2016). גילוי של אמונה₇הו₉: תחמוצת ברזל חדשה בעלת מבנה מונוקליני מורכב. מקור:
3. מ 'קורנל, א' שוורצמן. תחמוצות הברזל: מבנה, תכונות, תגובות, התרחשויות ושימושים. [PDF] WILEY-VCH. נלקח מ: epsc511.wustl.edu
4. אליס בו. (2018). תחמוצת ברזל חלקיקים, מאפיינים ויישומים. נלקח מ: sigmaaldrich.com
5. עלי, א ', זפר, ח', זיא, מ ', אול חאק, א', פול, א.ר., עלי, י ', וחוסיין, א' (2016). סינתזה, אפיון, יישומים, ואתגרים של חלקיקי תחמוצת ברזל. ננוטכנולוגיה, מדע ויישומים, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha פיגמנטים. (2009). תחמוצות ברזל: יישומים. נלקח מ: golchhapigments.com
7. ניסוח כימי (2018). תחמוצת ברזל (II). נלקח מ: formulacionquimica.com
8. ויקיפדיה. (2018). תחמוצת ברזל (III). נלקח מ: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide