IJzeroxidestructuur, eigenschappen, nomenclatuur, toepassingen

een ijzeroxide is een van de verbindingen gevormd tussen ijzer en zuurstof. Ze worden gekenmerkt door ionisch en kristallijn te zijn, en ze liggen verspreid verspreid door de erosie van hun mineralen, de vloeren, de plantaardige massa en zelfs het inwendige van de levende organismen..

Het is dan een van de families van verbindingen die overheersen in de aardkorst. Wat zijn ze precies? Zestien ijzeroxiden zijn tot op heden bekend, de meeste van hun natuurlijke oorsprong en andere gesynthetiseerd onder extreme omstandigheden van druk of temperatuur..

In het bovenste beeld wordt een gedeelte van ijzer (III) oxide poeder getoond. De karakteristieke rode kleur bedekt het ijzer van verschillende architectonische elementen in wat bekend staat als roest. Ook wordt het waargenomen op de hellingen, bergen of bodem, gemengd met andere mineralen, zoals het gele poeder van goethiet (α-FeOOH).

De meest algemeen bekende ijzeroxiden zijn hematiet (a-Fe₂O₃) en maghemite (Υ- Faith₂O₃), beide polymorfen van ijzer (III) oxide; en niet het minst, magnetiet (Geloof₃O₄). Hun polymorfe structuren en hun grote oppervlak maken ze interessante materialen zoals sorptiemiddelen of voor de synthese van nanodeeltjes met brede toepassingen.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Polymorfisme
  • 1.2 Structurele verbindingen
• 2 Eigenschappen
• 3 Nomenclatuur
  • 3.1 Systematische nomenclatuur
  • 3.2 Voorraadbenaming
  • 3.3 Traditionele nomenclatuur
• 4 Gebruik
  • 4.1 Nanodeeltjes
  • 4.2 Pigmenten
• 5 Referenties

structuur

Het bovenste beeld is een weergave van de kristallijne structuur van FeO, een van de ijzeroxiden waar het ijzer valentie +2 heeft. De rode bollen komen overeen met de anionen O^2-, terwijl de gele naar de Fe-kationen²⁺. Merk ook op dat elk geloof²⁺ is omringd door zes O^2-, het vormen van een octaëdrische coördinatie-eenheid.

Daarom kan de structuur van de FeO "afbrokkelen" tot eenheden van FeO₆, waar het centrale atoom het geloof is²⁺. In het geval van oxyhydroxiden of hydroxiden is de octaëdrische eenheid FeO₃(OH)₃.

In sommige structuren zijn in plaats van de octaëders tetraëders, FeO₄. Om deze reden worden de structuren van de ijzeroxiden gewoonlijk weergegeven met octaëders of tetraëders met ijzercentra.

De ijzeroxidestructuren zijn afhankelijk van de druk- of temperatuuromstandigheden, de Fe / O-verhouding (dwz hoeveel zuurstoffen er per ijzer zijn en omgekeerd) en de valentie van ijzer (+2, +3 en, zeer zelden in synthetische oxiden, +4).

Over het algemeen zijn de omvangrijke anionen O^2- het zijn uitgelijnde vormbladen waarvan de gaten de Fe-kationen huisvesten²⁺ o Geloof³⁺. Er zijn dus oxiden (zoals magnetiet) die ijzers hebben met beide valenties.

polymorfisme

De oxiden van ijzers vertonen polymorfisme, dat wil zeggen verschillende structuren of kristalopstellingen voor dezelfde verbinding. IJzeroxide, Fe₂O₃, Het heeft maximaal vier mogelijke polymorfen. Hematiet, α-Fe₂O₃, het is het meest stabiele van allemaal; gevolgd door de maghemite, Υ- Faith₂O₃, en voor de synthetische p-Fe₂O₃ en ε- Geloof₂O₃.

Ze hebben allemaal hun eigen soorten structuren en kristallijne systemen. De verhouding 2: 3 blijft echter constant, dus er zijn drie anionen O^2- voor elke twee Fe-kationen³⁺. Het verschil ligt in hoe de octaedrische FeO-eenheden zich bevinden₆ in de ruimte en hoe kom je samen.

Structurele verbindingen

De octaëdrische FeO-eenheden₆ ze kunnen worden gevisualiseerd met behulp van het superieure beeld. De O's bevinden zich in de hoeken van de octaëder^2-, terwijl in het midden het geloof staat²⁺ o Geloof³⁺(voor het geval van geloof₂O₃). De manier waarop deze octaëders in de ruimte zijn gerangschikt, onthult de structuur van het oxide.

Ze hebben echter ook invloed op hoe ze verbonden zijn. Twee octaeders kunnen bijvoorbeeld worden samengevoegd door twee van hun hoekpunten aan te raken, wat wordt weergegeven door een zuurstofbrug: Fe-O-Fe. Evenzo kunnen octaeders worden verbonden door hun randen (naast elkaar). Het zou dan worden weergegeven met twee zuurstofbruggen: Fe- (O)₂-geloof.

En tot slot, octahedra kan via hun gezichten communiceren. Dus de voorstelling zou nu zijn met drie zuurstofbruggen: Fe- (O)₃-Fe. De manier waarop de octaëders worden gekoppeld, zou de inter-nucleaire Fe-Fe-afstanden en daarmee de fysische eigenschappen van het oxide variëren..

eigenschappen

Een ijzeroxide is een verbinding met magnetische eigenschappen. Deze kunnen anti, ferro of ferrimagnetisch zijn en zijn afhankelijk van de valenties van Fe en hoe de kationen in de vaste stof interageren..

Omdat de structuren van de vaste stoffen zeer gevarieerd zijn, zo ook hun fysische en chemische eigenschappen.

Bijvoorbeeld de polymorfen en hydraten van Fe₂O₃ ze hebben verschillende waarden van smeltpunten (die variëren tussen 1200 en 1600ºC) en dichtheden. Ze hebben echter gemeen de lage oplosbaarheid als gevolg van Fe³⁺, dezelfde moleculaire massa, zijn bruin en lossen spaarzaam op in zure oplossingen.

nomenclatuur

De IUPAC stelt drie manieren vast om een ​​ijzeroxide een naam te geven. Alle drie zijn zeer bruikbaar, hoewel voor complexe oxiden (zoals Fe₇O₉) het systematische regeert over de anderen vanwege zijn eenvoud.

Systematische nomenclatuur

De zuurstof- en ijzernummers worden in aanmerking genomen, ze met de Griekse cijfervoorvoegsels mono-, di-, tri-, enz. Volgens deze nomenclatuur is het geloof₂O₃ het heeft: trioxide van diijzer. En voor het geloof₇O₉ zijn naam zou zijn: nonaoxide van heptahierro.

Nomenclatuur van de voorraad

Dit houdt rekening met de valentie van ijzer. Als het over geloof gaat²⁺, ijzeroxide is geschreven ... en zijn valentie met Romeinse cijfers tussen haakjes. Voor het geloof₂O₃ de naam is: ijzeroxide (III).

Merk op dat het geloof³⁺ het kan worden bepaald door de algebraïsche bedragen. Als de O^2- heeft twee negatieve ladingen, en er zijn er drie, voeg -6 toe. Om dit -6 te neutraliseren hebben we +6 nodig, maar er zijn twee Fe, dus moeten ze worden gedeeld door twee, + 6/2 = +3:

2x (metalen valentie) + 3 (-2) = 0

Gewoon door X te zuiveren, krijg je de valentie van Fe in het oxide. Maar als X niet een geheel getal is (zoals bij bijna alle andere oxiden), dan is er een mengsel van Fe²⁺ en geloof³⁺.

Traditionele nomenclatuur

Het achtervoegsel -ico wordt gegeven aan het voorvoegsel ferr- wanneer de Fe valentie +3 heeft en -oze wanneer de valentie 2+ is. Dus het geloof₂O₃ het heet: ijzeroxide.

toepassingen

nanodeeltjes

IJzeroxiden hebben een gemeenschappelijke hoge kristallisatie-energie, die het mogelijk maakt om zeer kleine kristallen te maken, maar met een groot oppervlak.

Om deze reden zijn ze van groot belang op het gebied van nanotechnologie, waar ze oxide nanodeeltjes (NP's) voor specifieke doeleinden ontwerpen en synthetiseren:

-Als katalysatoren.

-Als een reservoir van medicijnen of genen in het lichaam

-In het ontwerp van sensorische oppervlakken voor verschillende soorten biomoleculen: eiwitten, suikers, vetten

-Om magnetische gegevens op te slaan

pigmenten

Omdat sommige oxiden erg stabiel zijn, dienen ze om textiel te verven of felle kleuren te geven aan de oppervlakken van elk materiaal. Van de mozaïeken van de vloeren; de rode, gele en oranje schilderijen (zelfs groen); keramiek, kunststoffen, leer en zelfs architecturale werken.

referenties

1. Trustees van Dartmouth College. (18 maart 2004). Stoichiometrie van ijzeroxiden. Genomen uit: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 september 2016). Ontdekking van het geloof₇O₉: een nieuw ijzeroxide met een complexe monokliene structuur. Teruggeplaatst van: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses. [PDF]. Wiley-VCH. Genomen uit: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018). Nanodeeltjes van ijzeroxiden, kenmerken en toepassingen. Genomen uit: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Synthese, karakterisering, toepassingen en uitdagingen van nanodeeltjes van ijzeroxide. Nanotechnology, Science and Applications, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha-pigmenten. (2009). IJzeroxiden: toepassingen. Genomen uit: golchhapigments.com
7. Chemische formulering (2018). IJzeroxide (II). Genomen uit: formulacionquimica.com
8. Wikipedia. (2018). IJzer (III) oxide. Genomen vanaf: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide