IJzer (III) oxidestructuur, nomenclatuur, eigenschappen, gebruik

2363
Sherman Hoover
IJzer (III) oxidestructuur, nomenclatuur, eigenschappen, gebruik

De ijzer (III) oxide IJzeroxide is een anorganische vaste stof die wordt gevormd door de reactie van ijzer (Fe) en zuurstof (Otwee), waarin een oxidatietoestand van ijzer van +3 wordt verkregen. De chemische formule is FetweeOF3.

In de natuur komt het voornamelijk voor in de vorm van het mineraal hematiet, dat zijn naam dankt aan de rode kleur van zijn strepen. Hematiet is het belangrijkste ijzererts voor industrieel gebruik.

IJzeroxide of ijzer (III) oxidepoeder. W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Bron: Wikipedia Commons

De kleur en het uiterlijk van FetweeOF3 ze zijn afhankelijk van de grootte en vorm van de deeltjes, evenals de identiteit en hoeveelheid aanwezige onzuiverheden en water. De gele, oranje en rode pigmenten zijn bekend. Heeft geen metaalglans.

Het geleidt geen elektriciteit, maar gemengd met andere oxiden kan het halfgeleiderbrillen maken. De alfa-kristallijne vorm is antiferromagnetisch en het gamma is ferromagnetisch.

Het wordt gebruikt als rood pigment in verf, rubbers, keramiek en papier. Ook in beschermende coatings voor staal en andere metalen. Zijn veelzijdigheid is te danken aan zijn aanverfbaarheid en bekledingsvermogen, zijn weerstand tegen ultraviolet licht en alkaliën..

Het wordt gebruikt bij de bereiding van granaten of fijne stenen van verschillende metaaloxiden. Het wordt gebruikt voor het polijsten van glas, diamant en edelmetalen (sieradenkwaliteit). Het wordt ook gebruikt als katalysator bij verschillende reacties. Het is gebruikt voor de behandeling van afvalwater.

Artikel index

  • 1 Structuur
    • 1.1 Alpha
    • 1.2 Gamma
    • 1.3 Beta en Epsilon:
  • 2 Nomenclatuur
  • 3 Eigenschappen
    • 3.1 Fysieke toestand
    • 3.2 Molecuulgewicht
    • 3.3 Smeltpunt
    • 3.4 Dichtheid
    • 3.5 Oplosbaarheid
    • 3.6 Overige eigenschappen
  • 4 toepassingen
    • 4.1 In de bouwsector
    • 4.2 In verven en coatings
    • 4.3 In de kunststof- en rubberindustrie
    • 4.4 In glas en sieraden
    • 4.5 Op magnetisch opnamemateriaal
    • 4.6 In de voedings-, farmaceutische en cosmetische industrie
    • 4.7 Bij katalyse van chemische reacties
    • 4.8 Bij het verminderen van de opwarming van de aarde
    • 4.9 Andere toepassingen
  • 5 referenties

Structuur

Alpha

De kristallijne vorm α-FetweeOF3 heeft de structuur van korund (mineraal AltweeOF3), waar oxide-ionen (O-twee) vormen zeshoekige gepakte lagen met Fe-ionen+3 bezetten tweederde van de octaëdrische sites.

Met andere woorden, elk geloof+3 is octaëdrisch omgeven door 6 O ionen-twee. De kleur verandert met toenemende deeltjesgrootte van helderrood naar donkerpaars.

Gamma

Γ-FetweeOF3 presenteert een spinel-achtige structuur met een kubusvormige pakkingrangschikking van oxide-ionen, met Fe-ionen+3 willekeurig verdeeld tussen de octaëdrische en tetraëdrische tussenruimten. Deze kristallijne variëteit verandert bij verhitting in lucht van meer dan 400 ºC in de alfa-structuur. Het heeft een bruine kleur.

Beta en Epsilon:

Het zijn zeldzame kristallijne vormen van dit oxide. Β-FetweeOF3 kristalliseert in een rhombohedraal systeem. Deze structuur is metastabiel en verandert bij verhitting boven ongeveer 500 ºC in de alfa-variëteit..

De ε-FetweeOF3 kristalliseert orthorhombisch. Het is ook metastabiel en gaat bij temperaturen tussen 230 en 500 ºC over in de alfa-structuur..

Nomenclatuur

Hematiet: natuurlijk mineraal FetweeOF3 die kristalliseert in de alfa-vorm. Het is ook bekend als speculariet of oligisto.

Hematiet mineraal. Jyothis op ml.wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] Bron: Wikipedia Commons

Maghemiet of magnetisch hematiet: gamma-vorm van FetweeOF3, beetje overvloedig in de natuur.

Maghemiet mineraal. Ra'ike [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Bron: Wikipedia Commons

IJzeroxide: GelooftweeOF3.

Natuurlijk ijzer (III) oxiden: Ze zijn die gevonden in de natuur. Ze werden al sinds de prehistorie gebruikt, bijvoorbeeld in de schilderijen van de grotten van Altamira.

Synthetische ijzer (III) oxiden: Ze worden synthetisch bereid en krijgen een samenstelling die overeenkomt met die van natuurlijke mineralen. Ze hebben de voorkeur boven natuurlijke kleuren vanwege hun pure tint of tint, consistente eigenschappen en kleurvermogen..

Eigendommen

Fysieke toestand

Vaste stof, waarvan de kleur lichtrood, roodbruin en donkerpaars kan zijn, afhankelijk van de kristallijne structuur en de deeltjesgrootte.

Molecuulgewicht

159,69 g / mol.

Smeltpunt

1566 ºC.

Dichtheid

5,24 g / cm3

Oplosbaarheid

Onoplosbaar in water, oplosbaar in zoutzuur (HCl) en zwavelzuur (H.tweeSW4​.

Andere eigenschappen

- IJzer (III) oxiden worden gekenmerkt door hun lage kleurintensiteit, hun uitstekende bestendigheid tegen ultraviolet licht, hun aanverfbaarheid en uitstekende dekkracht..

- Ze zijn niet giftig, kleurvast en niet duur.

- Ze zijn bestand tegen basen. Ze reageren niet met zwakke zuren of zwakke basen. Als ze niet zijn verontreinigd met mangaan (Mn), reageren ze niet met organische oplosmiddelen.

- De alfavorm is paramagnetisch (het wordt aangetrokken door magneten, maar wordt geen permanent gemagnetiseerd materiaal) of antiferromagnetisch. Het is een elektrische isolator.

- De gammavorm is ferromagnetisch. Dit betekent dat bij blootstelling aan een magnetisch veld de magnetische dipolen van het materiaal zijn gerangschikt, die een bepaalde tijd blijven bestaan ​​na het uitschakelen van het magnetische veld..

Toepassingen

In de bouwsector

IJzer (III) oxidepigmenten worden grotendeels gebruikt om cement en andere bouwmaterialen te kleuren: onder andere betontegels, straatstenen, vezelcement, bitumen of mortel..

IJzeroxide gekleurde straatstenen. ThorPorre [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)] Bron: Wikipedia Commons

Dit gebruik is gebaseerd op het feit dat ze geen invloed hebben op de uithardingstijd, de compressiekracht of de treksterkte van cement of andere materialen..

Kunnen in veel bindmiddelen worden verwerkt door hun zuivere kleurtint, goede dekkracht, goede slijtvastheid en geringe neiging tot afzetten.

In verven en coatings

Vanwege hun weerstand tegen zuren en basen worden ze gebruikt als pigmenten in verven en vernissen. Door hun bestendigheid tegen hoge temperaturen zijn ze goed in email.

Synthetische pigmenten op basis van hematiet worden gebruikt in coatings voor corrosiebescherming, met name voor maritieme coatings. De kristallijne structuur vertraagt ​​de penetratie van vocht en bijtende stoffen die in de salpeter aanwezig zijn.

Beschermt goed op coatings voor binnen, buiten en metalen onderdelen. Bij het onderhouden en opnieuw schilderen van bruggen leidt het gebruik ervan tot bescherming tegen vocht, dauw of dichte mist en tot gemakkelijke droging bij lage omgevingstemperaturen.

Ook gebruikt in behangpapier.

In de kunststof- en rubberindustrie

IJzer (III) oxiden worden gebruikt om kunststoffen en rubbers te kleuren. Synthetische ijzer (III) oxiden hebben in deze toepassing de voorkeur. Hoewel natuurlijke ijzer (III) oxiden goedkoper zijn, is het gebruik ervan afgenomen in vergelijking met synthetische stoffen.

In glas en sieraden

Ze worden ook gebruikt bij het polijsten van glas, edelmetalen, diamanten en edelstenen..

Ze dienen ook als kleurstof bij de vervaardiging van glazen.

Op magnetisch opnamemateriaal

De gammavorm is gebruikt als magnetisch materiaal bij de productie van magnetische opnamemedia, bijvoorbeeld in informatieopslagsystemen zoals audio- en videocassettes, in uitzendstudio's, floppy disks, computertapes en computer harde of zachte schijven..

Bij een dergelijke toepassing is de deeltjesgrootte uitermate belangrijk om goede magnetische eigenschappen te garanderen. Het geluidsniveau in magnetische banden neemt af naarmate de deeltjesgrootte afneemt.

Hun weerstand tegen wrijving is ook belangrijk, aangezien floppy disks een magnetische laag hebben waar maghemietdeeltjes worden aangetroffen, en hun nuttige gebruikstijd hangt af van het vermogen van die laag om wrijving te weerstaan..

Magnetische polymere verbindingen zijn bereid met nanodeeltjes van γ-FetweeOF3, voor gebruik in apparaten voor elektromagnetische interferentie en microgolfabsorptie.

In de voedings-, farmaceutische en cosmetische industrie

Pigmenten op basis van synthetische ijzer (III) oxiden die zijn geproduceerd uit zuivere uitgangsmaterialen worden als niet-toxisch beschouwd..

Om deze reden kunnen ze worden gebruikt als kleurstof in voedingsmiddelen, farmaceutische en cosmetische producten..

Bij katalyse van chemische reacties

IJzer (III) oxiden worden gebruikt als katalysatoren of katalysatorbases in verschillende chemische processen.

Samen met celluloseacetaat zijn ze getest als drager voor metalen nanodeeltjes die worden gebruikt als katalysator bij de afbraak van giftige organische stoffen die afvalwater vervuilen..

Vanwege hun vermogen om licht uit het zichtbare spectrum te absorberen, zijn ze voorgesteld voor fotokatalyse bij de fotodegradatie van organische vervuiling..

Bij het verminderen van de opwarming van de aarde

Hematiet is onderzocht als een sorptiemiddel in kooldioxide (COtwee​Onderzocht wordt of dit zou helpen om het probleem van de effecten van de opwarming van de aarde door de hoge concentratie CO op te lossentwee in de atmosfeer.

Andere gebruiken

- Vanwege zijn adsorptievermogen, FetweeOF3 Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van fluor- of andere gassensoren en in vochtigheidsdetectoren.

- Gemengd met andere oxiden, wordt het gebruikt bij de productie van halfgeleiderkristallen..

- Het is gebruikt als een versterker van de elektrochemische eigenschappen in oplaadbare lithiumbatterijen.

Referenties

  1. American Elements (2019). IJzer (III) oxide. Opgehaald van americanelements.com.
  2. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. John Wiley & Sons.
  3. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedie van chemische technologie. Deel 14 en 19. Vierde editie. John Wiley & Sons.
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Deel A20. Vijfde editie. VCH. Verlagsgessellschaft mbH.
  5. Castaño, J.G. en Arroyave, C. (1998). De functionaliteit van ijzeroxiden. Metaal. Madrid, 34 (3), 1998. Hersteld van revistademetalurgia.revistas.csic.es
  6. Esraa M. Bakhsh, Shahid Ali Khan, Hadi M. Marwani, Ekram Y. Deens, Abdullah M. Asiri, Sher Bahadar Khan. (2017). Prestaties van celluloseacetaat-ijzeroxide nanocomposiet ondersteunde metaalkatalysatoren voor de vermindering van milieuverontreinigende stoffen. International Journal of Biological Macromolecules. DOI: 10.1016 / j.ijbiomac.2017.09.034
  7. Mora Mendoza, E.Y. et al. (2019). IJzeroxiden als efficiënte sorptiemiddelen voor het afvangen van CO2. Journal of Materials Research and Technology. 2019, 8 (3): 2944-2956. Opgehaald van sciencedirect.com.
  8. Piao Xu, et al. (2012). Gebruik van ijzeroxide-nanomaterialen bij de behandeling van afvalwater: een overzicht. Science of the Total Environment 424 (2012) 1-10. Opgehaald van sciencedirect.com.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.