JÄRN (III) HYDROXID: STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den järnhydroxid (III) är en oorganisk förening vars formel är strikt Fe (OH) ₃ , i vilken andelen av Fe ³⁺ och OH ^- är 3: 1. Emellertid kan järnkemin vara ganska invecklad; så detta fasta material består inte bara av de nämnda jonerna.

I själva verket innehåller Fe (OH) ₃ anjonen ^O2 ; därför är det en monohydratiserade järnhydroxid oxid: FeOOH · H ₂ O. Om antalet atomer för denna sista förening tillsätts, kommer det att verifieras att den sammanfaller med den för Fe (OH) ₃ . Båda formlerna är giltiga för att hänvisa till denna metallhydroxid.

Järn (III) hydroxid i ett groddamm. Källa: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Vid undervisning eller forskningskemilaboratorier observeras Fe (OH) ₃ som en orange-brun fällning; liknande sediment på bilden ovan. När denna rostiga och gelatinösa sand upphettas släpper den ut överskottsvatten och får sin orange-gulaktiga färg (gult pigment 42).

Denna gula pigment 42 är samma FeOOH-H ₂ O utan ytterligare närvaro av vatten samordnas med Fe ³⁺ . När detta är dehydratiserat omvandlas det till FeOOH, som kan existera i form av olika polymorfer (goethite, akaganeite, lepidocrocite, feroxihita, bland andra).

Mineral bernalite, å andra sidan, uppvisar gröna kristaller med en baskomposition Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineralogisk källa till denna hydroxid.

Struktur av järn (III) hydroxid

Kristallstrukturerna för järnoxider och hydroxider är lite komplicerade. Men från en enkel synvinkel kan det betraktas som beställda upprepningar av oktaedriska enheter FeO ₆ . Således sammanflätas dessa järn-syreoktaedrar genom deras hörn (Fe-O-Fe) eller deras ansikten, och bildar alla typer av polymerkedjor.

Om sådana kedjor ser ordnade ut i rymden, sägs det fasta materialet vara kristallint; annars är det amorft. Denna faktor bestämmer kristallens energistabilitet och därför dess färger tillsammans med det sätt på vilket oktaederna förenas.

Till exempel, de ortorombiska kristaller av bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, har en grönaktig färg på grund av det faktum att deras FeO ₆ oktaedrar endast förenas genom sina hörn; till skillnad från andra järnhydroxider, som förefaller röda, gula eller bruna, beroende på hydratiseringsgraden.

Det bör noteras att oxygnen från FeO ₆ kommer från antingen OH ^- eller O ^2- ; den exakta beskrivningen motsvarar resultaten från kristallografisk analys. Även om Fe-O-bindningen inte behandlas som sådan, är jonisk med en viss kovalent karaktär; som för andra övergångsmetaller blir ännu mer kovalent, som med silver.

Egenskaper

Även om Fe (OH) ₃ är ett fast ämne som lätt känner igen när järnsalter sätts till ett alkaliskt medium är dess egenskaper inte helt tydliga.

Det är emellertid känt att det är ansvarigt för att modifiera de organoleptiska egenskaperna (särskilt smak och färg) på dricksvatten; vilket är mycket olösligt i vatten (K _sp = 2,79 - ^10-39 ); och dess molära massa och densitet är 106,867 g / mol och 4,25 g / ml.

Denna hydroxid (som dess derivat) kan inte ha en definierad smält- eller kokpunkt eftersom den vid uppvärmning frigör vattenånga och därmed omvandlar den till sin vattenfri form FeOOH (tillsammans med alla dess polymorfer). Därför, om uppvärmningen fortsätter kommer FeOOH smälta och inte FeOOH · H ₂ O.

För att studera dess egenskaper mer noggrant skulle det vara nödvändigt att underkasta det gula pigmentet 42 för många studier; men det är mer än troligt att den i processen ändrar färg till rödaktig, vilket indikerar bildandet av FeOOH; eller tvärtom, det upplöses i det komplexa vattenhaltiga Fe (OH) ₆ ³⁺ (surt medium) eller i anjonen Fe (OH) ₄ ^- (mycket basiskt medium).

tillämpningar

Absorberande

I det föregående avsnittet nämndes att Fe (OH) ₃ är mycket olöslig i vatten och kan till och med fällas vid ett pH nära 4,5 (om det inte finns några kemiska arter som ingriper). Genom att fälla ut kan den föra bort (samutfällas) vissa föroreningar från miljön som är hälsoskadliga. till exempel salter av krom eller arsenik (Cr3 ⁺ , Cr ⁶⁺ och As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Därefter tillåter denna hydroxid att tillsluta dessa metaller och andra tyngre, och fungerar som ett absorberande medel.

Tekniken består inte så mycket av utfällning av Fe (OH) ₃ (alkalisering av mediet), utan istället tillsätts den direkt till förorenat vatten eller jord, med kommersiellt inköpta pulver eller korn.

Terapeutiska användningar

Järn är ett viktigt element för människokroppen. Anemi är en av de mest framstående sjukdomarna på grund av bristen. Av detta skäl är det alltid en fråga om forskning att ta fram olika alternativ för att integrera denna metall i vår diet så att säkerhetseffekter inte genereras.

En av de kosttillskott baserade på Fe (OH) ₃ är baserad på dess komplex med polymaltos (polymaltos järn), som har en lägre grad av interaktion med mat än FeSO ₄ ; mer järn är biologiskt tillgängligt för kroppen och koordineras inte med andra matriser eller fasta ämnen.

Det andra tillskottet består av nanopartiklar av Fe (OH) ₃ suspenderat i ett medium som huvudsakligen består av adipater och tartrater (och andra organiska salter). Detta visade sig vara mindre giftigt än FeSO ₄ , förutom att öka hemoglobin, det ansamlas inte i tarmslemhinnan, och det främjar tillväxten av fördelaktiga mikrober.

Pigment

Pigment Yellow 42 används i färger och kosmetika, och utgör som sådan inte en potentiell hälsorisk; såvida inte intaget av misstag.

Järnbatteri

Även om Fe (OH) ₃ inte formellt används i denna ansökan , kan det tjäna som ett utgångsmaterial för FeOOH; förening med vilken en av elektroderna i ett billigt och enkelt järnbatteri tillverkas, vilket också fungerar vid ett neutralt pH.

Halvcellreaktionerna för detta batteri uttrycks nedan med följande kemiska ekvationer:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + e ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2H ₂ O

Anoden blir en järnelektrod som frigör en elektron som senare, efter att ha gått igenom den externa kretsen, kommer in i katoden; elektrode tillverkad av FeOOH, reducering till Fe ²⁺ . Det elektrolytiska mediet för detta batteri består av lösliga salter av Fe ²⁺ .

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. National Center for Biotechnology Information. (2019). Järnhydroxid. PubChem-databas. CID = 73964. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Järn (III) oxid-hydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (Sf). Granulär järnhydroxid för eliminering av arsenik från dricksvatten. . Återställs från: archive.unu.edu
5. RM Cornell och U. Schwertmann. (Sf). Järnoxiderna: struktur, egenskaper, reaktioner, händelser och användningar. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: en ny järnhydroxid med perovskitstruktur. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Miljögeokemi av järnpolymerer i vattenhaltiga lösningar och utfällningar. Återställd från: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Kemiska och fysikaliska egenskaper hos järn (III) -oxidhydrat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C och Geisser P. (2007). Interaktioner mellan järn (III) -hydroxidpolymaltoskomplex och vanligt använda mediciner / laboratorieundersökningar på råttor. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanopartikulärt järn (III) oxohydroxid levererar säkert järn som är väl absorberat och använt hos människor. Nanomedicine: nanoteknologi, biologi och medicin, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano 2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi, & M. Knipper. (2019). Proof of Concept of a Iron-Iron (III) oxidhydroxidbatteri som arbetar vid neutralt pH. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37