ANG IRON OXIDE: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, NOMENCLATURE, AY GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang isang iron oxide ay alinman sa mga compound na nabuo sa pagitan ng iron at oxygen. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging ionic at crystalline, at nagsinungaling silang nakakalat bilang isang resulta ng pagguho ng kanilang mga mineral, na binubuo ang mga soils, ang vegetal mass at, kahit na, ang interior ng mga buhay na organismo.

Ito ay isa sa mga pamilya ng mga compound na namamayani sa crust ng lupa. Ano ba talaga sila? Labing-anim na iron oxides ang kilala hanggang sa kasalukuyan, karamihan sa mga ito ng natural na pinagmulan at ang iba ay synthesized sa ilalim ng matinding mga kondisyon ng presyon o temperatura.

Pinagmulan: limang ikapitong, Flickr.

Ang isang bahagi ng pulbos na ferric oxide ay ipinapakita sa imahe sa itaas. Ang katangian nitong pulang kulay ay sumasaklaw sa bakal ng iba't ibang mga elemento ng arkitektura sa kung ano ang kilala bilang kalawang. Gayundin, ito ay sinusunod sa mga dalisdis, mga bundok o soils, halo-halong may maraming iba pang mga mineral, tulad ng dilaw na pulbos ng goite (α-FeOOH).

Ang pinakamahusay na kilalang iron oxides ay hematite (α-Fe ₂ O ₃ ) at maghemite (ϒ- Fe ₂ O ₃ ), parehong polymorph ng ferric oxide; at hindi bababa sa, magnetite (Fe ₃ O ₄ ). Ang kanilang mga polymorphic na istraktura at ang kanilang malaking ibabaw na lugar ay nagbibigay sa kanila ng mga kagiliw-giliw na materyales bilang sorbents, o para sa synthesis ng nanoparticles na may malawak na aplikasyon.

Istraktura

Pinagmulan: Edukasyong Siyavula, Flickr.

Ang nangungunang imahe ay isang representasyon ng kristal na istraktura ng FeO, isa sa mga iron oxides kung saan ang iron ay may valence na +2. Ang mga pulang spheres ay tumutugma sa O ^2- anion , habang ang mga dilaw ay sa Fe ²⁺ cations . Tandaan din na ang bawat Fe ²⁺ ay napapalibutan ng anim na O ^2- , na bumubuo ng isang yunit ng octahedral ng koordinasyon.

Samakatuwid, ang istraktura ng FeO ay maaaring "masira" sa mga yunit ng FeO ₆ , kung saan ang gitnang atom ay Fe ²⁺ . Sa kaso ng oxygenhydroxides o hydroxides, ang octahedral unit ay ang FeO ₃ (OH) ₃ .

Sa ilang mga istraktura, sa halip na octahedron, mayroong mga tetrahedral unit, FeO ₄ . Para sa kadahilanang ito ang mga istruktura ng iron oxides ay karaniwang kinakatawan ng octahedra o tetrahedra na may mga sentro ng bakal.

Ang mga istruktura ng iron oxides ay nakasalalay sa mga kondisyon ng presyon o temperatura, sa ratio ng Fe / O (iyon ay, kung gaano karaming mga oksiheno ang bawat iron at vice versa), at sa valence ng iron (+2, +3 at, napaka bihirang sa synthetic oxides, +4).

Sa pangkalahatan, ang napakalaki O ^2- anion na linya upang makabuo ng mga sheet na ang mga voids ay pinapaloob ang Fe ²⁺ o Fe ³⁺ cations . Kaya, mayroong mga oxides (tulad ng magnetite) na may mga iron na may parehong mga valences.

Polymorphism

Ang mga iron oxides ay nagpapakita ng polymorphism, iyon ay, iba't ibang mga istruktura o pag-aayos ng kristal para sa parehong tambalan. Ang Ferric oxide, Fe ₂ O ₃ , ay may hanggang sa apat na posibleng polymorph. Ang Hematite, α-Fe ₂ O ₃ , ay ang pinaka-matatag sa lahat; sinusundan ng maghemite, ϒ- Fe ₂ O ₃ , at sa pamamagitan ng synthetic β- Fe ₂ O ₃ at ε- Fe ₂ O ₃ .

Lahat sila ay may sariling mga uri ng mga istruktura at sistema ng kristal. Gayunpaman, ang 2: 3 ratio ay nananatiling pare-pareho, kaya mayroong tatlong O ^2- anion para sa bawat dalawang mga cations ng Fe ³⁺ . Ang pagkakaiba ay namamalagi sa kung paano matatagpuan ang mga yunit ng oOttaal ng FeO ₆ sa espasyo at kung paano sila nakakabit.

Mga link sa istruktura

Pinagmulan: Public Domain Files

Ang mga yunit ng octahedral na FeO ₆ ay maaaring mailarawan sa tulong ng imahe sa itaas. Sa mga sulok ng octahedron ay ang O ^2- , habang nasa sentro nito ang Fe ²⁺ o Fe ³⁺ (sa kaso ng Fe ₂ O ₃ ). Ang paraan ng mga octahedra na ito ay nakaayos sa espasyo ay nagpapakita ng istraktura ng oxide.

Gayunpaman, naiimpluwensyahan din nila kung paano sila naka-link. Halimbawa, dalawang octahedra ay maaaring sumali sa pamamagitan ng pagpindot sa dalawa sa kanilang mga vertice, na kinakatawan ng isang oxygen na tulay: Fe-O-Fe. Katulad nito, ang octahedra ay maaaring sumali sa kanilang mga gilid (katabi sa bawat isa). Pagkatapos ito ay kakatawan sa dalawang tulay na oxygen: Fe- (O) ₂ -Fe.

At sa wakas, ang octahedra ay maaaring makipag-ugnay sa kanilang mga mukha. Kaya, ang representasyon ay kasama ng tatlong tulay na oxygen: Fe- (O) ₃ -Fe. Ang paraan kung saan naka-link ang octahedra ay mag-iiba ng distansya ng Fe-Fe internuclear distansya at, samakatuwid, ang mga pisikal na katangian ng oxide.

Ari-arian

Ang isang iron oxide ay isang tambalang may magnetic properties. Ang mga ito ay maaaring maging anti, ferro o ferrimagnetic, at nakasalalay sa mga valences ng Fe at kung paano nakikipag-ugnay ang mga cations sa solid.

Dahil ang mga istruktura ng solido ay iba-iba, gayon din ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian.

Halimbawa, ang mga polymorph at hydrates ng Fe ₂ O _{3 ay} may iba't ibang mga halaga ng mga natutunaw na puntos (na saklaw sa pagitan ng 1200 at 1600ºC) at mga density. Gayunpaman, karaniwan nilang nasa mababang solubility ang Fe ³⁺ , ang parehong molekular na masa, ay kayumanggi ang kulay at matunaw nang mahina sa mga solusyon sa acid.

Pangngalan

Ang IUPAC ay nagtatatag ng tatlong paraan upang pangalanan ang isang iron oxide. Ang lahat ng tatlo ay lubhang kapaki-pakinabang, bagaman para sa mga kumplikadong mga oxides (tulad ng Fe ₇ O ₉ ) ang mga sistematikong namumuno sa iba dahil sa kanilang pagiging simple.

Sistema ng tatag na pantangi

Ang mga bilang ng oxygen at iron ay isinasaalang-alang, na binibigyan ang pangalan ng mga ito ng mga Greek numbering prefix mono-, di-, tri-, atbp. Ayon sa nomensyang ito, ang Fe ₂ O ₃ ay tinatawag na: tri oxide ng di iron. At para sa Fe ₇ O ₉ ang pangalan nito ay: hepta-iron nonaoxide.

Pangngalan sa stock

Ito ay isinasaalang-alang ang valence ng bakal. Kung ito ay Fe ²⁺ , ito ay nakasulat na iron oxide …, at ang valence nito na may mga numerong Romano na nakapaloob sa mga panaklong. Para sa Fe ₂ O ₃ ang pangalan nito ay: iron oxide (III).

Tandaan na ang Fe ³⁺ ay maaaring matukoy ng algebraic sums. Kung ang O ^2- ay may dalawang negatibong singil, at mayroong tatlo sa kanila, nagdagdag sila ng hanggang sa -6. Upang neutralisahin ito -6, kinakailangan ang +6, ngunit mayroong dalawang Fe, kaya dapat silang hatiin ng dalawa, + 6/2 = +3:

2X (metal valence) + 3 (-2) = 0

Sa simpleng paglutas para sa X, nakuha ang valence ng Fe sa oxide. Ngunit kung ang X ay hindi isang integer (tulad ng kaso sa halos lahat ng iba pang mga oxides), pagkatapos ay mayroong isang halo ng Fe ²⁺ at Fe ³⁺ .

Tradisyonal na nomenclature

Ang suffix -ico ay ibinibigay sa prefix ferr- kapag ang Fe ay may valence +3, at -oso kapag ang 2 valence nito. Kaya, ang Fe ₂ O ₃ ay tinawag na: ferric oxide.

Aplikasyon

Nanoparticles

Ang mga iron oxides ay may mataas na enerhiya sa crystallization, na ginagawang posible upang lumikha ng napakaliit na mga kristal ngunit may isang malaking lugar.

Para sa kadahilanang ito, ang mga ito ay lubos na interes sa mga larangan ng nanotechnology, kung saan dinisenyo nila at synthesize ang oxide nanoparticles (NPs) para sa mga tiyak na layunin:

-Ang mga katalista.

-Ang isang imbakan ng gamot o mga genes sa loob ng katawan

-Sa disenyo ng mga sensory na ibabaw para sa iba't ibang uri ng biomolecules: protina, asukal, taba

-Upang mag-imbak ng data ng magnetic

Mga pigment

Sapagkat ang ilang mga oxides ay matatag, maaari silang magamit sa pangulay ng mga tela o magbigay ng maliwanag na kulay sa mga ibabaw ng anumang materyal. Mula sa mga mosaic sa sahig; pula, dilaw at orange (kahit berde) pintura; keramika, plastik, katad, at kahit na mga gawa sa arkitektura.

Mga Sanggunian

1. Mga Tiwala ng Dartmouth College. (Marso 18, 2004). Stoichiometry ng Iron Oxides. Kinuha mula sa: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (Setyembre 8, 2016). Pagtuklas ng Fe ₇ O ₉ : isang bagong bakal na oksido na may isang kumplikadong monoclinic na istraktura. Nabawi mula sa: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. Ang Iron Oxides: Istraktura, Mga Katangian, Reaksyon, Pagkakataon at Gamit. . WILEY-VCH. Kinuha mula sa: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018). Iron Oxide Nanoparticles, Katangian at Aplikasyon. Kinuha mula sa: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, AR, Ali, JS, & Hussain, A. (2016). Sintesis, characterization, application, at mga hamon ng iron oxide nanoparticle. Nanotechnology, Science at Aplikasyon, 9, 49–67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Mga Koleksyon ng Golchha. (2009). Mga Iron Oxides: Mga Aplikasyon. Kinuha mula sa: golchhapigments.com
7. Pagbubuo ng kemikal. (2018). Iron (II) oxide. Kinuha mula sa: formulacionquimica.com
8. Wikipedia. (2018). Iron (III) oxide. Kinuha mula sa: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide