Cấu trúc oxit sắt, tính chất, danh pháp, sử dụng



Một oxit sắt là bất kỳ hợp chất nào được hình thành giữa sắt và oxy. Chúng được đặc trưng bởi ion và tinh thể, và chúng nằm rải rác sản phẩm của sự xói mòn khoáng chất của chúng, tạo thành các tầng, khối thực vật và, thậm chí, bên trong của các sinh vật sống.

Sau đó, nó là một trong những họ của các hợp chất chiếm ưu thế trong lớp vỏ trái đất. Họ chính xác là gì? Mười sáu oxit sắt được biết đến cho đến nay, hầu hết chúng có nguồn gốc tự nhiên và những loại khác được tổng hợp trong điều kiện khắc nghiệt của áp suất hoặc nhiệt độ..

Trong hình trên, một phần bột oxit sắt được hiển thị. Màu đỏ đặc trưng của nó bao phủ sắt của một số yếu tố kiến ​​trúc trong cái được gọi là rỉ sét. Ngoài ra, nó được quan sát trên các sườn núi, núi hoặc đất, trộn với các khoáng chất khác, chẳng hạn như bột màu vàng của goethite (α-FeOOH).

Các oxit sắt thường được biết đến nhất là hematit (α-Fe2Ôi3) và maghemite (-Đức tin2Ôi3), cả hai dạng đa hình của oxit sắt; và không kém phần quan trọng, từ tính (Faith3Ôi4). Cấu trúc đa hình và diện tích bề mặt lớn của chúng làm cho chúng trở thành vật liệu thú vị như chất hấp thụ hoặc để tổng hợp hạt nano với các ứng dụng rộng rãi.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
    • 1.1 Đa hình
    • 1.2 Liên kết cấu trúc
  • 2 thuộc tính
  • 3 danh pháp
    • 3.1 Danh pháp hệ thống
    • 3.2 Danh pháp chứng khoán
    • 3.3 Danh pháp truyền thống
  • 4 công dụng
    • 4.1 Hạt nano
    • 4.2 Sắc tố
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Hình trên là một đại diện cho cấu trúc tinh thể của FeO, một trong những oxit sắt trong đó sắt có hóa trị +2. Các quả cầu đỏ tương ứng với các anion O2-, trong khi những cái màu vàng cho các cation Fe2+. Cũng lưu ý rằng mỗi đức tin2+ được bao quanh bởi sáu O2-, hình thành một đơn vị phối hợp bát diện.

Do đó, cấu trúc của FeO có thể "vỡ vụn" thành các đơn vị FeO6, nguyên tử trung tâm là Đức tin2+. Trong trường hợp oxyhydroxit hoặc hydroxit, đơn vị bát diện là FeO3(OH)3.

Trong một số cấu trúc thay vì bát diện là các đơn vị tứ diện, FeO4. Vì lý do này, các cấu trúc của các oxit sắt thường được biểu diễn bằng các khối bát diện hoặc tứ diện với các tâm sắt.

Các cấu trúc oxit sắt phụ thuộc vào các điều kiện về áp suất hoặc nhiệt độ, tỷ lệ Fe / O (nghĩa là có bao nhiêu oxy trong mỗi sắt và ngược lại) và hóa trị của sắt (+2, +3 và, rất hiếm khi trong oxit tổng hợp, +4).

Nói chung, các anion cồng kềnh2- chúng được xếp thẳng hàng với nhau tạo thành các lỗ chứa các cation Fe2+ o Niềm tin3+. Do đó, có các oxit (như từ tính) có bàn là có cả hai hóa trị.

Đa hình

Các oxit của sắt thể hiện tính đa hình, nghĩa là các cấu trúc khác nhau hoặc sự sắp xếp tinh thể cho cùng một hợp chất. Ôxít sắt, Fe2Ôi3, Nó có tới bốn dạng đa hình có thể. Hematit, α-Fe2Ôi3, nó là ổn định nhất của tất cả; tiếp theo là maghemite, Υ- Faith2Ôi3, và cho Fe-Fe tổng hợp2Ôi3 và ε- Niềm tin2Ôi3.

Tất cả chúng đều có các loại cấu trúc và hệ tinh thể riêng. Tuy nhiên, tỷ lệ 2: 3 không đổi, vì vậy có ba anion O2- cứ hai cation Fe3+. Sự khác biệt nằm ở cách các đơn vị FeO bát diện được đặt6 trong không gian và làm thế nào bạn đến với nhau.

Liên kết cấu trúc

Các đơn vị FeO bát diện6 họ có thể được hình dung với sự giúp đỡ của hình ảnh cao cấp. Chữ O nằm trong các góc của khối bát diện2-, trong khi ở trung tâm của nó2+ o Niềm tin3+(đối với trường hợp của Faith2Ôi3). Cách thức mà các khối tám mặt này được sắp xếp trong không gian cho thấy cấu trúc của oxit.

Tuy nhiên, chúng cũng ảnh hưởng đến cách chúng được liên kết. Ví dụ, hai khối tám mặt có thể được nối bằng cách chạm vào hai đỉnh của chúng, được biểu thị bằng một cây cầu oxy: Fe - O - Fe. Tương tự, octahedra có thể được nối thông qua các cạnh của chúng (liền kề nhau). Nó sẽ được biểu diễn sau đó với hai cầu oxy: Fe- (O)2-Đức tin.

Và cuối cùng, bát diện có thể tương tác qua khuôn mặt của họ. Do đó, đại diện bây giờ sẽ có ba cầu oxy: Fe- (O)3-Fe. Cách thức liên kết các khối bát diện được liên kết, sẽ thay đổi khoảng cách giữa các hạt nhân Fe-Fe và do đó, tính chất vật lý của oxit.

Thuộc tính

Một oxit sắt là một hợp chất có tính chất từ ​​tính. Chúng có thể chống, sắt hoặc sắt từ, và phụ thuộc vào các hóa trị của Fe và cách các cation tương tác trong chất rắn.

Bởi vì cấu trúc của chất rắn rất đa dạng, do đó, tính chất vật lý và hóa học của chúng.

Ví dụ, dạng đa hình và hydrat của Fe2Ôi3 chúng có các giá trị khác nhau của các điểm nóng chảy (nằm trong khoảng từ 1200 đến 1600ºC) và mật độ. Tuy nhiên, chúng có điểm chung là độ hòa tan thấp do Fe3+, cùng khối lượng phân tử, có màu nâu và hòa tan một cách tiết kiệm trong dung dịch axit.

Danh pháp

IUPAC thiết lập ba cách để đặt tên cho một oxit sắt. Cả ba đều rất hữu ích, mặc dù đối với các oxit phức tạp (như Fe7Ôi9) hệ thống chi phối những người khác vì sự đơn giản của nó.

Danh pháp hệ thống

Các số oxy và sắt được tính đến, đặt tên chúng với các tiền tố số Hy Lạp mono-, di-, tri-, v.v. Theo danh pháp này, đức tin2Ôi3 nó được gọi là: trioxit của disắt Và cho đức tin7Ôi9 tên của nó sẽ là: nonaoxide của heptahierro.

Danh pháp chứng khoán

Điều này xem xét hóa trị của sắt. Nếu đó là về đức tin2+, oxit sắt được viết ... và hóa trị của nó với các chữ số La Mã được đặt trong ngoặc đơn. Vì đức tin2Ôi3 tên của nó là: oxit sắt (III).

Lưu ý rằng Đức tin3+ nó có thể được xác định bởi các tổng đại số. Nếu O2- có hai điện tích âm và có ba điện tích, thêm -6. Để trung hòa -6 này, chúng ta cần +6, nhưng có hai Fe, vì vậy chúng phải được chia cho hai, + 6/2 = +3:

2X (hóa trị kim loại) + 3 (-2) = 0

Đơn giản bằng cách xóa X, bạn nhận được hóa trị của Fe trong oxit. Nhưng nếu X không phải là một số nguyên (như với hầu hết các oxit khác), thì có một hỗn hợp Fe2+ và đức tin3+.

Danh pháp truyền thống

Hậu tố -ico được trao cho tiền tố ferr- khi Fe có hóa trị +3 và -oso khi hóa trị của nó là 2+. Như vậy, Đức tin2Ôi3 nó được gọi là: oxit sắt.

Công dụng

Hạt nano

Các oxit sắt có năng lượng kết tinh cao phổ biến, cho phép tạo ra các tinh thể rất nhỏ nhưng có diện tích bề mặt lớn.

Vì lý do này, họ rất quan tâm đến các lĩnh vực công nghệ nano, nơi họ thiết kế và tổng hợp các hạt nano oxit (NP) cho các mục đích cụ thể:

-Làm chất xúc tác.

-Là một kho chứa thuốc hoặc gen trong cơ thể

-Trong thiết kế bề mặt cảm giác cho các loại sinh khối khác nhau: protein, đường, chất béo

-Lưu trữ dữ liệu từ tính

Sắc tố

Bởi vì một số oxit rất ổn định, chúng phục vụ để nhuộm vải hoặc cho màu sáng cho bề mặt của bất kỳ vật liệu nào. Từ các bức tranh khảm của các tầng; các bức tranh màu đỏ, vàng và cam (thậm chí là màu xanh lá cây); gốm sứ, nhựa, da, và thậm chí các công trình kiến ​​trúc.

Tài liệu tham khảo

  1. Người được ủy thác của Đại học Dartmouth. (Ngày 18 tháng 3 năm 2004). Cân bằng hóa học của oxit sắt. Lấy từ: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo và cộng sự. (Ngày 8 tháng 9 năm 2016). Khám phá đức tin7Ôi9: một oxit sắt mới với cấu trúc đơn hình phức tạp. Lấy từ: thiên nhiên.com
  3. M. Cornell, U. Schwertmann. Các oxit sắt: Cấu trúc, tính chất, phản ứng, sự xuất hiện và công dụng. [PDF] WILEY-VCH. Lấy từ: epsc511.wustl.edu
  4. Alice Bu. (2018). Hạt nano oxit sắt, đặc điểm và ứng dụng. Lấy từ: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Tổng hợp, đặc tính hóa, ứng dụng và thách thức của hạt nano oxit sắt. Công nghệ nano, Khoa học và Ứng dụng, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Sắc tố Golchha. (2009). Ôxít sắt: Ứng dụng. Lấy từ: golchhapigments.com
  7. Công thức hóa học (2018). Ôxít sắt (II). Lấy từ: formulacóquimica.com
  8. Wikipedia. (2018). Sắt (III) oxit. Lấy từ: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide