Geležies oksido struktūra, savybės, nomenklatūra, panaudojimas

A geležies oksidas yra bet kuris junginys, susidaręs tarp geležies ir deguonies. Jiems būdingas joninis ir kristalinis, jie yra išsklaidyti jų mineralų erozijos produktas, sudarantis grindis, augalinę masę ir net gyvų organizmų interjerą..

Tada ji yra viena iš junginių, dominuojančių žemės plutoje. Kokie jie tiksliai? Iki šiol yra žinoma šešiolika geležies oksidų, dauguma jų yra natūralios kilmės, o kiti sintetinami ekstremaliomis slėgio ar temperatūros sąlygomis..

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta geležies oksido miltelių dalis. Jo būdinga raudona spalva apima kelių architektūrinių elementų geležį, vadinamą rūdiu. Be to, šlaituose, kalnuose ar dirvožemiuose pastebima, kad sumaišyti su kitais mineralais, pvz., Geltonais goetito milteliais (α-FeOOH).

Dažniausiai žinomi geležies oksidai yra hematitas (α-Fe₂O₃) ir magemitas (Υ- Tikėjimas₂O₃), abu geležies oksido polimorfai; ir ne mažiau, magnetitas (tikėjimas₃O₄). Jų polimorfinės struktūros ir didelis jų paviršiaus plotas daro jas įdomiomis medžiagomis, tokiomis kaip sorbentai, arba nanodalelių sintezei, turinčioms platų panaudojimą.

Indeksas

• 1 Struktūra
  • 1.1 Polimorfizmas
  • 1.2 Struktūriniai ryšiai
• 2 Ypatybės
• 3 Nomenklatūra
  • 3.1 Sisteminė nomenklatūra
  • 3.2 Atsargų nomenklatūra
  • 3.3 Tradicinė nomenklatūra
• 4 Naudojimas
  • 4.1 Nanodalelės
  • 4.2 Pigmentai
• 5 Nuorodos

Struktūra

Viršutinis vaizdas yra FeO, vienos iš geležies oksidų, kuriuose geležis turi valentą +2, kristalinės struktūros pavaizdavimas. Raudonosios sferos atitinka anijonus O^2-, o geltonos spalvos - Fe²⁺. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas tikėjimas²⁺ yra apsuptas šešių O^2-, formuojant oktaedrinį koordinavimo vienetą.

Todėl FeO struktūra gali „susmulkinti“ į FeO vienetus₆, kur centrinis atomas yra tikėjimas²⁺. Oksilhidroksidų arba hidroksidų atveju oktaedrinis vienetas yra FeO₃(OH)₃.

Kai kuriose struktūrose, o ne oktaedrui, yra tetraedriniai vienetai, FeO₄. Dėl šios priežasties geležies oksidų struktūros paprastai pateikiamos su oktaedrais arba tetrahedra su geležies centrais.

Geležies oksido struktūros priklauso nuo slėgio ar temperatūros sąlygų, Fe / O santykis (ty, kiek oksigenų yra viename geležyje ir atvirkščiai) ir geležies valencija (+2, +3 ir labai retai sintetiniuose oksiduose, +4).

Apskritai, dideli anijonai O^2- jie yra lygiagrečiai formuojantys lakštai, kurių skylės yra Fe katijonai²⁺ o Tikėjimas³⁺. Taigi yra oksidų (tokių kaip magnetitas), turinčios lygintuvus su abiem valentais.

Polimorfizmas

Geležies oksidai yra polimorfizmas, ty skirtingos struktūros arba to paties junginio kristalų išdėstymas. Geležies oksidas, Fe₂O₃, Ji turi iki keturių galimų polimorfų. Hematitas, α-Fe₂O₃, tai yra pats stabiliausias iš visų; Po to seka magnetas, Υ- Tikėjimas₂O₃, ir sintetiniam β-Fe₂O₃ ir ε- Tikėjimas₂O₃.

Visi jie turi savo tipų struktūras ir kristalines sistemas. Tačiau santykis 2: 3 išlieka pastovus, todėl yra trys anijonai O^2- už kiekvieną du Fe katijonus³⁺. Skirtumas kyla dėl to, kaip įrengti oktaedriniai FeO vienetai₆ erdvėje ir kaip jūs susitinkate.

Struktūriniai ryšiai

Oktaedriniai FeO vienetai₆ jie gali būti vizualizuojami naudojant aukščiausios kokybės vaizdą. O yra oktaedro kampuose^2-, o jo centre - tikėjimas²⁺ o Tikėjimas³⁺(Tikėjimo atveju₂O₃). Tai, kaip šios oktaedros yra išdėstytos erdvėje, atskleidžia oksido struktūrą.

Tačiau jie taip pat daro įtaką jų susiejimui. Pavyzdžiui, du oktaedrai gali būti sujungti, paliesdami du jų viršūnius, kuriuos vaizduoja deguonies tiltas: Fe-O-Fe. Panašiai oktaedras gali būti sujungtas per jų kraštus (vienas šalia kito). Tuomet būtų atstovaujama dviem deguonies tiltais: Fe- (O)₂-Tikėjimas.

Galiausiai, oktaedras gali bendrauti per savo veidus. Taigi, dabar atstovavimas būtų su trimis deguonies tiltais: Fe- (O)₃-Fe, kaip oktaedronai yra susieti, kintančius skirtumus tarp branduolinių Fe-Fe atstumų ir dėl to fizines oksido savybes..

Savybės

Geležies oksidas yra junginys su magnetinėmis savybėmis. Tai gali būti anti, ferro arba ferrimagnetinis, priklauso nuo Fe valentų ir kaip katijonai sąveikauja kietoje medžiagoje..

Kadangi kietųjų medžiagų struktūros yra labai įvairios, taip pat jų fizinės ir cheminės savybės.

Pavyzdžiui, Fe polimorfai ir hidratai₂O₃ jie turi skirtingas lydymosi taškų reikšmes (kurios svyruoja nuo 1200 iki 1600 ° C) ir tankio. Tačiau jie turi bendrą mažą tirpumą dėl Fe³⁺, tos pačios molekulinės masės yra rudos ir tirpios rūgštiniuose tirpaluose.

Nomenklatūra

IUPAC nustato tris geležies oksido pavadinimo būdus. Visi trys yra labai naudingi, nors kompleksiniams oksidams (pvz., Fe₇O₉) sistemingumas valdo kitus dėl savo paprastumo.

Sisteminė nomenklatūra

Atkreipiamas dėmesys į deguonies ir geležies numerius, pavadinant juos su graikiškais skaitiniais prefiksais mono-, di-, tri- ir kt. Pagal šią nomenklatūrą tikėjimas₂O₃ tai vadinama: trioksido oksidas digeležies Ir tikėjimui₇O₉ jo pavadinimas būtų: heptahierro nonaoxide.

Akcijų nomenklatūra

Tai reiškia geležies valentiškumą. Jei tai yra tikėjimas²⁺, rašomas geležies oksidas ... ir jo valentija su romėniškais skaitmenimis, pateiktais skliausteliuose. Tikėjimui₂O₃ jo pavadinimas: geležies oksidas (III).

Atkreipkite dėmesį, kad tikėjimas³⁺ tai galima nustatyti pagal algebrines sumas. Jei O^2- turi du neigiamus mokesčius ir yra trys iš jų, pridėti -6. Norėdami neutralizuoti šį -6 mes reikalaujame +6, bet yra du Fe, todėl jie turi būti padalinti iš dviejų, + 6/2 = +3:

2X (metalo valencija) + 3 (-2) = 0

Paprasčiausiai išvalydami X gausite Fe oksidą. Bet jei X nėra sveikas skaičius (kaip ir beveik visi kiti oksidai), tai yra Fe mišinys²⁺ ir tikėjimas³⁺.

Tradicinė nomenklatūra

Sufiksas -ico suteikiamas prefiksui ferr-, kai Fe turi valentą +3, o oo, kai jo valencija yra 2+. Taigi, tikėjimas₂O₃ tai vadinama geležies oksidu.

Naudojimas

Nanodalelės

Geležies oksidai turi bendrą aukštą kristalizacijos energiją, kuri leidžia sukurti labai mažus kristalus, bet su dideliu paviršiaus plotu.

Dėl šios priežasties jie labai domisi nanotechnologijų sritimis, kur konkrečiais tikslais projektuoja ir sintezuoja oksido nanodaleles (NP):

-Kaip katalizatoriai.

-Kaip vaistų ar genų rezervuaras organizme

-Projektuojant jutimo paviršius skirtingų tipų biomolekulėms: baltymai, cukrūs, riebalai

-Saugoti magnetinius duomenis

Pigmentai

Kadangi kai kurie oksidai yra labai stabilūs, jie dažo tekstilę arba suteikia ryškių spalvų bet kokios medžiagos paviršiams. Iš grindų mozaika; raudonos, geltonos ir oranžinės spalvos (net žalios); keramika, plastikai, odos ir net architektūros darbai.

Nuorodos

1. Dartmouth kolegijos patikėtiniai. (2004 m. Kovo 18 d.). Geležies oksidų stechiometrija. Paimta iš: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (2016 m. Rugsėjo 8 d.). Tikėjimo atradimas₇O₉: naujas geležies oksidas su sudėtinga monoklinine struktūra. Gauta iš: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. Geležies oksidai: struktūra, savybės, reakcijos, įvykiai ir panaudojimas. [PDF] WILEY-VCH. Paimta iš: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018). Geležies oksido nanodalelės, charakteristikos ir taikymas. Paimta iš: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., Ha Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Geležies oksido nanodalelių sintezė, apibūdinimas, taikymas ir iššūkiai. Nanotechnologijos, mokslas ir taikomosios programos, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha pigmentai. (2009). Geležies oksidai. Paimta iš: golchhapigments.com
7. Cheminė sudėtis (2018). Geležies oksidas (II). Paimta iš: Formacionquimica.com
8. Vikipedija. (2018). Geležies (III) oksidas. Paimta iš: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide