Structuur, eigenschappen en toepassingen van ijzer (III) hydroxide

5052
Egbert Haynes

De ijzer (III) hydroxide is een anorganische verbinding waarvan de formule strikt Fe (OH) is3, waarin het aandeel Fe-ionen3+ en OH- is 3: 1. De chemie van ijzer kan echter behoorlijk ingewikkeld zijn; zodat deze vaste stof niet alleen uit de genoemde ionen bestaat.

Fe (OH)3 bevat het anion Otwee-​daarom is het een oxide van ijzerhydroxide-monohydraat: FeOOH · HtweeO. Als het aantal atomen voor deze laatste verbinding wordt toegevoegd, wordt gecontroleerd of het samenvalt met dat van Fe (OH)3. Beide formules zijn geldig om naar dit metaalhydroxide te verwijzen.

IJzer (III) hydroxide in een kikkerpoel. Bron: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos/[email protected] / 13016864125)

In onderwijs- of onderzoekchemische laboratoria, Fe (OH)3 het wordt waargenomen als een oranjebruin neerslag; vergelijkbaar met het sediment in de bovenstaande afbeelding. Wanneer dit roestige en geleiachtige zand wordt verhit, komt er overtollig water vrij en kleurt het oranjegeel (pigment geel 42)..

Dit gele pigment 42 is hetzelfde FeOOHHtweeOf zonder de extra aanwezigheid van water dat is gecoördineerd met Fe3+. Wanneer het gedehydrateerd is, wordt het FeOOH, dat kan bestaan ​​in de vorm van verschillende polymorfen (onder andere goethiet, akaganeiet, lepidocrociet, feroxihita).

Het mineraal bernaliet daarentegen vertoont groene kristallen met een basissamenstelling Fe (OH)3NHtweeOF; mineralogische bron van dit hydroxide.

Artikel index

  • 1 Structuur van ijzer (III) hydroxide
  • 2 Eigenschappen
  • 3 toepassingen
    • 3.1 Absorberend
    • 3.2 Therapeutische toepassingen
    • 3.3 Pigment
    • 3.4 IJzeren batterij
  • 4 referenties

Structuur van ijzer (III) hydroxide

De kristalstructuren van ijzeroxiden en hydroxiden zijn een beetje ingewikkeld. Maar vanuit een eenvoudig oogpunt kan het worden beschouwd als geordende herhalingen van octaëdrische eenheden FeO6. Deze ijzer-zuurstof-octaëders verstrengelen zich dus door hun hoeken (Fe-O-Fe), of hun vlakken, en vormen zo allerlei polymeerketens..

Als dergelijke kettingen er geordend uitzien in de ruimte, wordt gezegd dat de vaste stof kristallijn is; anders is het amorf. Deze factor, samen met de manier waarop de octaëders worden samengevoegd, bepaalt de energiestabiliteit van het kristal en dus de kleuren..

De orthorhombische kristallen van bernaliet, Fe (OH)3NHtweeOf ze zijn groenachtig van kleur vanwege hun FeO-octaëders6 ze komen alleen samen via hun hoeken; in tegenstelling tot andere ijzerhydroxiden, die er roodachtig, geel of bruin uitzien, afhankelijk van de mate van hydratatie.

Opgemerkt moet worden dat de zuurstofatomen van FeO6 komen uit ofwel de OH- of van de Otwee-​de exacte beschrijving komt overeen met de resultaten van kristallografische analyse. Hoewel het niet als zodanig wordt aangepakt, is de aard van de Fe-O-binding ionisch met een bepaald covalent karakter; die voor andere overgangsmetalen zelfs nog covalenter wordt, zoals bij zilver.

Eigendommen

Terwijl de Fe (OH)3 het is een vaste stof die gemakkelijk wordt herkend wanneer ijzerzouten worden toegevoegd aan een alkalisch medium, de eigenschappen zijn niet helemaal duidelijk.

Het is echter bekend dat het verantwoordelijk is voor het wijzigen van de organoleptische eigenschappen (met name smaak en kleur) van drinkwater; die zeer onoplosbaar is in water (Ksp= 2,79 · 10-39​en ook dat zijn molaire massa en dichtheid 106,867 g / mol en 4,25 g / ml zijn.

Dit hydroxide (zoals zijn derivaten) kan geen gedefinieerd smelt- of kookpunt hebben, omdat het bij verhitting waterdamp afgeeft, waardoor het wordt omgezet in zijn watervrije vorm FeOOH (samen met al zijn polymorfen). Daarom, als het blijft verwarmen, zal de FeOOH smelten en niet de FeOOH · HtweeOF.

Om de eigenschappen ervan grondiger te bestuderen, zou het nodig zijn om geel pigment 42 aan talrijke studies te onderwerpen; maar het is meer dan waarschijnlijk dat het tijdens het proces van kleur verandert in roodachtig, wat wijst op de vorming van FeOOH; of integendeel, het lost op in het waterige complex Fe (OH)63+ (zuur medium), of in het anion Fe (OH)4- (zeer basismedium).

Toepassingen

Absorberend

In de vorige paragraaf werd vermeld dat Fe (OH)3 het is zeer onoplosbaar in water en kan zelfs neerslaan bij een pH dichtbij 4,5 (als er geen chemische stof is die interfereert). Door te neerslaan, kan het bepaalde onzuiverheden uit het milieu die schadelijk zijn voor de gezondheid, afvoeren (co-precipiteren); bijvoorbeeld de zouten van chroom of arseen (Cr3+, Cr6+, en als3+, Aas5+​.

Dit hydroxide maakt het vervolgens mogelijk om deze metalen en andere zwaardere metalen af ​​te sluiten en werkt als een absorberend middel..

De techniek bestaat niet zozeer uit het neerslaan van de Fe (OH)3 (alkaliseren van het medium), maar wordt in plaats daarvan rechtstreeks toegevoegd aan vervuild water of aarde, met behulp van in de handel gekochte poeders of granen.

Therapeutische toepassingen

IJzer is een essentieel element voor het menselijk lichaam. Bloedarmoede is een van de meest opvallende ziekten vanwege het tekort. Daarom is het altijd een kwestie van onderzoek om verschillende alternatieven te bedenken om dit metaal in onze voeding op te nemen, zodat er geen neveneffecten ontstaan..

Een van de supplementen op basis van Fe (OH)3 Het is gebaseerd op zijn complex met polymaltose (polymaltose-ijzer), dat een lagere mate van interactie met voedsel heeft dan FeSO4 ​dat wil zeggen, meer ijzer is biologisch beschikbaar voor het lichaam en wordt niet gecoördineerd met andere matrices of vaste stoffen.

Het andere supplement is samengesteld uit nanodeeltjes Fe (OH)3 gesuspendeerd in een medium dat voornamelijk bestaat uit adipaten en tartraten (en andere organische zouten). Dit bleek minder giftig te zijn dan FeSO4, naast het verhogen van hemoglobine, hoopt het zich niet op in het darmslijmvlies en bevordert het de groei van nuttige microben.

Pigment

Pigment Yellow 42 wordt gebruikt in verf en cosmetica en vormt als zodanig geen potentieel gezondheidsrisico; tenzij per ongeluk ingeslikt.

IJzeren batterij

Hoewel Fe (OH) formeel niet wordt gebruikt in deze aanvraag3, dit zou als uitgangsmateriaal voor FeOOH kunnen dienen; verbinding waarmee een van de elektroden van een goedkope en eenvoudige ijzeren batterij wordt vervaardigd, die ook bij een neutrale pH werkt.

De halfcelreacties voor deze batterij worden hieronder uitgedrukt met de volgende chemische vergelijkingen:

½ Fe ⇋ ½ Fetwee+ + en-

GeloofIIIOOH + e- + 3H⇋ Gelooftwee+ + 2HtweeOF

De anode wordt een ijzeren elektrode, die een elektron vrijgeeft dat later, na door het externe circuit te zijn gegaan, de kathode binnengaat; elektrode gemaakt van FeOOH, reducerend tot Fetwee+. Het elektrolytische medium voor deze batterij is samengesteld uit oplosbare zouten van Fetwee+.

Referenties

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
  2. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). IJzerhydroxide. PubChem-database. CID = 73964. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Wikipedia. (2019). IJzer (III) oxide-hydroxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
  4. N. Pal. (s.f.). Granulair ijzerhydroxide voor de eliminatie van arseen uit drinkwater. [Pdf]. Hersteld van: archive.unu.edu
  5. R.M. Cornell en U. Schwertmann. (s.f.). De ijzeroxiden: structuur, eigenschappen, reacties, voorvallen en toepassingen. [Pdf]. http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
  6. Birch, W.D., Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernaliet: een nieuw ijzerhydroxide met perovskietstructuur. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
  7. Milieugeochemie van ijzerpolymeren in waterige oplossingen en neerslag. Hersteld van: geoweb.princeton.edu
  8. Giessen, van der, A. A. (1968). Chemische en fysische eigenschappen van ijzer (III) -oxidehydraat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
  9. Funk F, Canclini C en Geisser P. (2007). Interacties tussen ijzer (III) -hydroxide polymaltose complex en veelgebruikte medicijnen / laboratoriumonderzoeken bij ratten. 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). Nanodeeltjesvormig ijzer (III) oxo-hydroxide levert veilig ijzer dat goed wordt opgenomen en gebruikt door mensen. Nanogeneeskunde: nanotechnologie, biologie en geneeskunde, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
  11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi en M. Knipper. (2019). Bewijs van concept van een ijzer-ijzer (III) oxide hydroxide batterij die werkt bij neutrale pH. Int J. Electrochem. Sci., Deel 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.