- Struktur av jern (III) hydroksid
- Egenskaper
- applikasjoner
- absorberende
- Terapeutisk bruk
- Pigment
- Jernbatteri
- referanser
Den jernhydroksyd (III) er en uorganisk forbindelse som har formel er strengt Fe (OH) 3 , i hvilken andelen av Fe 3+ og OH - er 3: 1. Imidlertid kan kjemien til jern være ganske innviklet; så dette faste stoffet er ikke bare sammensatt av de nevnte ionene.
Faktisk inneholder Fe (OH) 3 anionen O 2- ; Derfor, er det et monohydratisert jernhydroksyd oksid: FeOOH-H 2 O. Hvis antall atomer for denne sistnevnte forbindelse blir tilsatt, vil det bli bekreftet at det faller sammen med Fe (OH) 3 . Begge formlene er gyldige for å referere til dette metallhydroksid.
Jern (III) hydroksid i en froskedam. Kilde: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
I undervisning eller forskning i kjemilaboratorier observeres Fe (OH) 3 som et oransjebrunt bunnfall; ligner sediment på bildet over. Når denne rustne og geléholdige sanden blir oppvarmet, frigjør den overflødig vann, og blir oransjegulaktig farge (gult pigment 42).
Denne gule pigment 42 er den samme FeOOH-H 2 O uten ytterligere nærvær av vann koordinert med Fe 3+ . Når dette er dehydrert, transformeres det til FeOOH, som kan eksistere i form av forskjellige polymorfer (goethite, akaganeite, lepidocrocite, feroxihita, blant andre).
Mineralet bernalite, på den annen side, utviser grønne krystaller med en basisblanding Fe (OH) 3 · nH 2 O; mineralogisk kilde til dette hydroksid.
Struktur av jern (III) hydroksid
Krystallstrukturene til jernoksider og hydroksider er litt kompliserte. Men fra et enkelt synspunkt kan det betraktes som bestilte gjentakelser av oktaedriske enheter FeO 6 . Dermed flettes disse jernoksygenoktaedrene sammen gjennom hjørnene deres (Fe-O-Fe), eller ansiktene deres, og etablerer alle slags polymerkjeder.
Hvis slike kjeder ser ordnet ut i verdensrommet, sies det faste stoffet å være krystallinsk; ellers er den amorf. Denne faktoren bestemmer, sammen med måten oktaederne er sammenføyet på, krystallens energistabilitet og derfor dens farger.
For eksempel, de ortorombiske krystallene av bernalite, Fe (OH) 3 · nH 2 O, har en grønnaktig farge på grunn av det faktum at deres FeO 6 oktaedre bare bindes gjennom sine hjørner; i motsetning til andre jernhydroksider, som virker rødlige, gule eller brune, avhengig av hydratiseringsgraden.
Det skal bemerkes at oksygenene til FeO 6 kommer fra enten OH - eller O 2- ; den nøyaktige beskrivelsen tilsvarer resultatene fra krystallografisk analyse. Selv om Fe-O-bindingen ikke blir adressert som sådan, er ionisk med en viss kovalent karakter; som for andre overgangsmetaller blir enda mer kovalent, som med sølv.
Egenskaper
Selv om Fe (OH) 3 er et fast stoff som lett gjenkjennes når jernsalter tilsettes et alkalisk medium, er dets egenskaper ikke helt klare.
Det er imidlertid kjent at det er ansvarlig for å modifisere de organoleptiske egenskapene (spesielt smak og farge) på drikkevann; som er veldig uoppløselig i vann (K sp = 2,79 - 10-39 ); og også at dens molmasse og densitet er 106,867 g / mol og 4,25 g / ml.
Dette hydroksidet (som dets derivater) kan ikke ha et definert smelte- eller kokepunkt fordi det frigjør vanndamp når det varmes opp, og omdanner det til sin vannfri form FeOOH (sammen med alle polymorfene). Derfor, hvis oppvarmingen fortsetter, vil FeOOH smelte og ikke FeOOH · H 2 O.
For å studere egenskapene mer grundig, ville det være nødvendig å underkaste det gule pigmentet 42 for en rekke studier; men det er mer enn sannsynlig at det i prosessen endrer farge til rødlig, noe som indikerer dannelsen av FeOOH; eller tvert imot, det løses opp i det komplekse vandige Fe (OH) 6 3+ (surt medium), eller i anionen Fe (OH) 4 - (veldig basisk medium).
applikasjoner
absorberende
I forrige seksjon ble det nevnt at Fe (OH) 3 er veldig uoppløselig i vann, og det kan til og med utfelle ved en pH nær 4,5 (hvis det ikke er noen kjemiske arter som forstyrrer). Ved å utfelle kan den føre bort (co-presipitere) noen urenheter fra miljøet som er helseskadelige; for eksempel salter av krom eller arsen (Cr 3+ , Cr 6+ , og As 3+ , As 5+ ).
Deretter tillater dette hydroksydet å okkludere disse metaller og andre tyngre, og fungerer som et absorberende middel.
Teknikken består ikke så mye i utfelling av Fe (OH) 3 (alkalisering av mediet), men i stedet tilsettes det direkte til forurenset vann eller jord, ved bruk av kommersielt kjøpte pulver eller korn.
Terapeutisk bruk
Jern er et essensielt element for menneskekroppen. Anemi er en av de mest fremtredende sykdommene på grunn av mangel. Av denne grunn er det alltid et spørsmål om forskning å utvikle forskjellige alternativer for å innlemme dette metallet i kostholdet vårt slik at sikkerhetseffekter ikke genereres.
Et av tilskuddene basert på Fe (OH) 3 er basert på dets kompleks med polymaltose (polymaltosejern), som har en lavere grad av interaksjon med mat enn FeSO 4 ; mer jern er biologisk tilgjengelig for kroppen og koordineres ikke med andre matriser eller faste stoffer.
Det andre tilskuddet består av nanopartikler av Fe (OH) 3 suspendert i et medium som hovedsakelig består av adipater og tartrater (og andre organiske salter). Dette viste seg å være mindre giftig enn FeSO 4 , i tillegg til å øke hemoglobin akkumuleres det ikke i tarmslimhinnen, og det fremmer veksten av gunstige mikrober.
Pigment
Pigment Yellow 42 brukes i maling og kosmetikk, og som sådan utgjør ikke en potensiell helserisiko; med mindre den inntas ved et uhell.
Jernbatteri
Selv om Fe (OH) 3 ikke er formelt brukt i denne applikasjonen , kan den tjene som et startmateriale for FeOOH; sammensatt som en av elektrodene til et billig og enkelt jernbatteri er produsert, som også fungerer ved en nøytral pH.
Halvcellereaksjonene for dette batteriet er uttrykt nedenfor med følgende kjemiske ligninger:
½ Fe ⇋ ½ Fe 2+ + e -
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
Anoden blir en jernelektrode, som frigjør et elektron som senere, etter å ha gått gjennom den eksterne kretsen, kommer inn i katoden; elektrode laget av FeOOH, redusert til Fe 2+ . Det elektrolytiske mediet for dette batteriet er sammensatt av oppløselige salter av Fe 2+ .
referanser
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
- Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Jernhydroksid. PubChem-databasen. CID = 73964. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wikipedia. (2019). Jern (III) oksyd-hydroksyd. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- N. Pal. (SF). Granulært jernholdig hydroksyd for eliminering av arsen fra drikkevann. . Gjenopprettet fra: archive.unu.edu
- RM Cornell og U. Schwertmann. (SF). Jernoksidene: struktur, egenskaper, reaksjoner, forekomster og bruk. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
- Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: et nytt jernhydroksid med perovskittstruktur. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- Miljøgeokjemi av jernholdige polymerer i vandige løsninger og utfellinger. Gjenopprettet fra: geoweb.princeton.edu
- Giessen, van der, AA (1968). Kjemiske og fysiske egenskaper av jern (III) -oksydhydrat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
- Funk F, Canclini C og Geisser P. (2007). Interaksjoner mellom jern (III) -hydroksid-polymaltosekompleks og ofte brukte medisiner / laboratorieundersøkelser på rotter. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
- Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanopartikulært jern (III) oksohydroksyd leverer trygt jern som er godt absorbert og utnyttet hos mennesker. Nanomedisin: nanoteknologi, biologi og medisin, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
- Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi, & M. Knipper. (2019). Proof of Concept of a Iron-Iron (III) oksydhydroksidbatteri som fungerer ved nøytral pH. Int. J. Electrochem. Sci., Bind 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37