Structura, proprietățile și utilizările hidroxidului de fier (III)

4653
David Holt

hidroxid de fier (III) este un compus anorganic a cărui formulă este strict Fe (OH)3, în care proporția ionilor Fe3+ și OH- este 3: 1. Cu toate acestea, chimia fierului poate fi destul de complicată; astfel încât acest solid nu este compus doar din ionii menționați.

De fapt, Fe (OH)3 conține anionul ODouă-; prin urmare, este un oxid de hidroxid de fier monohidrat: FeOOH · HDouăO. Dacă se adaugă numărul de atomi pentru acest ultim compus, se va verifica că acesta coincide cu cel al Fe (OH)3. Ambele formule sunt valabile pentru a se referi la acest hidroxid metalic.

Hidroxid de fier (III) într-un iaz de broască. Sursa: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos/[email protected] / 13016864125)

În laboratoare de predare sau cercetare chimie, Fe (OH)3 se observă ca un precipitat portocaliu-maroniu; similar cu sedimentul din imaginea de mai sus. Când acest nisip ruginit și gelatinos este încălzit, eliberează exces de apă, transformându-și culoarea galben-portocaliu (pigment galben 42)..

Acest pigment galben 42 este același FeOOHHDouăSau fără prezența suplimentară a apei coordonate cu Fe3+. Când este deshidratat, devine FeOOH, care poate exista sub formă de polimorfi diferiți (goethite, akaganeite, lepidocrocite, feroxihita, printre altele).

Mineralul bernalit, pe de altă parte, prezintă cristale verzi cu o compoziție de bază Fe (OH)3NHDouăSAU; sursă mineralogică a acestui hidroxid.

Indice articol

  • 1 Structura hidroxidului de fier (III)
  • 2 Proprietăți
  • 3 utilizări
    • 3.1 Absorbant
    • 3.2 Utilizări terapeutice
    • 3.3 Pigment
    • 3.4 Baterie de fier
  • 4 Referințe

Structura hidroxidului de fier (III)

Structurile cristaline ale oxizilor și hidroxizilor de fier sunt puțin complicate. Dar, dintr-un punct de vedere simplu, poate fi considerat ca repetări ordonate ale unităților octaedrice FeO6. Astfel, aceste octaedre fier-oxigen se împletesc prin colțurile lor (Fe-O-Fe), sau fețele lor, stabilind tot felul de lanțuri polimerice.

Dacă astfel de lanțuri par ordonate în spațiu, se spune că solidul este cristalin; altfel este amorf. Acest factor, împreună cu modul în care sunt unite octaedrele, determină stabilitatea energetică a cristalului și, prin urmare, culorile acestuia..

De exemplu, cristalele ortorombice de bernalit, Fe (OH)3NHDouăSau sunt de culoare verzuie, deoarece octaedrele lor FeO6 se unesc doar prin colțurile lor; spre deosebire de alți hidroxizi de fier, care par roșiatici, galbeni sau maronii, în funcție de gradul de hidratare.

Trebuie remarcat faptul că oxigenii FeO6 provin fie de la OH- sau a lui ODouă-; descrierea exactă corespunde rezultatelor analizei cristalografice. Deși nu este abordată ca atare, natura legăturii Fe-O este ionică cu un anumit caracter covalent; care pentru alte metale de tranziție devine și mai covalentă, ca și în cazul argintului.

Proprietăți

În timp ce Fe (OH)3 este un solid care este ușor de recunoscut atunci când sărurile de fier sunt adăugate la un mediu alcalin, proprietățile sale nu sunt complet clare.

Cu toate acestea, se știe că este responsabil pentru modificarea proprietăților organoleptice (gust și culoare, în special) ale apei potabile; care este foarte insolubil în apă (Ksp= 2,79 · 10-39); și, de asemenea, că masa sa molară și densitatea sunt 106,867 g / mol și 4,25 g / mL.

Acest hidroxid (ca și derivații săi) nu poate avea un punct de topire sau fierbere definit, deoarece atunci când este încălzit eliberează vapori de apă, transformându-l astfel în forma sa anhidră FeOOH (împreună cu toți polimorfii săi). Prin urmare, dacă continuă să se încălzească, FeOOH se va topi și nu FeOOH · HDouăSAU.

Pentru a studia mai bine proprietățile sale, ar fi necesar să se supună pigmentul galben 42 la numeroase studii; dar este mai mult decât probabil ca în acest proces să-și schimbe culoarea în roșiatic, indicativ al formării FeOOH; sau dimpotrivă, se dizolvă în complexul apos Fe (OH)63+ (mediu acid), sau în anionul Fe (OH)4- (mediu foarte de bază).

Aplicații

Absorbant

În secțiunea anterioară a fost menționat faptul că Fe (OH)3 este foarte insolubil în apă și poate precipita chiar la un pH apropiat de 4,5 (dacă nu există specii chimice care să interfereze). Prin precipitare, poate transporta (co-precipita) unele impurități din mediu care sunt dăunătoare sănătății; de exemplu, sărurile de crom sau arsenic (Cr3+, Cr6+, si ca3+, As5+).

Apoi, acest hidroxid permite să ocluzească aceste metale și altele mai grele, acționând ca un absorbant..

Tehnica nu constă atât în ​​precipitarea Fe (OH)3 (alcalinizând mediul), dar în schimb este adăugat direct la apa sau solul contaminat, folosind pulberi sau cereale cumpărate comercial.

Utilizări terapeutice

Fierul este un element esențial pentru corpul uman. Anemia este una dintre cele mai remarcabile boli datorită deficitului său. Din acest motiv, este întotdeauna o chestiune de cercetare să elaborăm diferite alternative pentru a încorpora acest metal în dieta noastră, astfel încât să nu se genereze efecte colaterale..

Unul dintre suplimentele pe bază de Fe (OH)3 Se bazează pe complexul său cu polimaltoză (fier polimaltoză), care are un grad mai mic de interacțiune cu alimentele decât FeSO4 ; adică mai mult fier este disponibil biologic organismului și nu este coordonat cu alte matrice sau solide.

Celălalt supliment este compus din nanoparticule de Fe (OH)3 suspendat într-un mediu format în principal din adipate și tartrate (și alte săruri organice). Acest lucru sa dovedit a fi mai puțin toxic decât FeSO4, pe lângă creșterea hemoglobinei, nu se acumulează în mucoasa intestinală și favorizează creșterea microbilor benefici.

Pigment

Pigment Yellow 42 este utilizat în vopsele și produse cosmetice și, ca atare, nu prezintă un risc potențial pentru sănătate; dacă nu este ingerat accidental.

Baterie de fier

Deși Fe (OH) nu este utilizat în mod oficial în această aplicație3, acest lucru ar putea servi ca materie primă pentru FeOOH; compus cu care este fabricat unul dintre electrozii unei baterii de fier ieftine și simple, care funcționează și la un pH neutru.

Reacțiile semicelulare pentru această baterie sunt exprimate mai jos cu următoarele ecuații chimice:

½ Fe ⇋ ½ FeDouă+ + și-

CredinţăIIIOOH + e- + 3H⇋ CredințăDouă+ + 2HDouăSAU

Anodul devine un electrod de fier, care eliberează un electron care ulterior, după ce trece prin circuitul extern, intră în catod; electrod din FeOOH, redus la FeDouă+. Mediul electrolitic pentru această baterie este compus din săruri solubile de FeDouă+.

Referințe

  1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
  2. Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie. (2019). Hidroxid feric. Baza de date PubChem. CID = 73964. Recuperat de la: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Wikipedia. (2019). Fier (III) oxid-hidroxid. Recuperat de pe: en.wikipedia.org
  4. N. Pal. (s.f.). Hidroxid feric granular pentru eliminarea arsenului din apa potabilă. [PDF]. Recuperat de la: archive.unu.edu
  5. R.M. Cornell și U. Schwertmann. (s.f.). Oxizii de fier: structură, proprietăți, reacții, apariții și utilizări. [PDF]. http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
  6. Birch, W.D., Pring, A., Reller, A. și colab. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: un nou hidroxid feric cu structură de perovskit. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
  7. Geochimia de mediu a polimerilor ferici în soluții apoase și precipitate. Recuperat de la: geoweb.princeton.edu
  8. Giessen, van der, A. A. (1968). Proprietăți chimice și fizice ale hidratului de fier (III) -oxid Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
  9. Funk F, Canclini C și Geisser P. (2007). Interacțiuni între complexul de fier (III) -hidroxid polimaltoză și medicamentele utilizate frecvent / studii de laborator la șobolani. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
  10. Pereira, D. I., Bruggraber, S. F., Faria, N., Poots, L. K., Tagmount, M. A., Aslam, M. F., Powell, J. J. (2014). Oxo-hidroxidul de fier nanoparticulat (III) oferă fier sigur, care este bine absorbit și utilizat la om. Nanomedicină: nanotehnologie, biologie și medicină, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
  11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi și M. Knipper. (2019). Dovada conceptului unei baterii de hidroxid de fier-fier (III) care funcționează la pH neutru. Int. J. Electrochem. Știință, Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37

Nimeni nu a comentat acest articol încă.