هيكل أكسيد الحديد ، والخصائص ، والتسميات ، يستخدم

ل أكسيد الحديد هو أي من المركبات التي تشكلت بين الحديد والأكسجين. تتميز هذه الخلايا بكونها أيونية وبلورية ، وهي تكمن في تناثر المنتجات الناتجة عن تآكل معادنها ، وتكوين الأرضيات والكتلة النباتية ، وحتى داخل الكائنات الحية..

ثم هي واحدة من عائلات المركبات التي تسود في قشرة الأرض. ما هم بالضبط؟ من المعروف أن ستة عشر من أكاسيد الحديد حتى الآن ، معظمها من أصل طبيعي والبعض الآخر توليفها في ظروف قاسية من الضغط أو درجة الحرارة..

في الصورة العليا يظهر جزء من مسحوق أكسيد الحديديك. ويغطي اللون الأحمر المميز للحديد العديد من العناصر المعمارية فيما يعرف بالصدأ. أيضًا ، يُلاحظ على المنحدرات أو الجبال أو التربة ، ممزوجة بمعادن أخرى ، مثل البودرة الصفراء من الجيثيت (α-FeOOH).

أكاسيد الحديد الأكثر شيوعا هي الهيماتيت (α-Fe₂O₃) والسحميمي (ith- الإيمان₂O₃) ، كلا من الأشكال المتعددة من أكسيد الحديديك. وليس آخرا ، المغنتيت (الإيمان₃O₄). هياكلها متعددة الأشكال ومساحتها الكبيرة تجعلها مواد مثيرة للاهتمام مثل المواد الماصة ، أو لتخليق الجسيمات النانوية ذات التطبيقات الواسعة.

مؤشر

• 1 هيكل
  • 1.1 تعدد الأشكال
  • 1.2 الروابط الهيكلية
• 2 خصائص
• 3 تسميات
  • 3.1 تسميات منهجية
  • 3.2 التسميات المالية
  • 3.3 التسميات التقليدية
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 الجسيمات النانوية
  • 4.2 أصباغ
• 5 المراجع

هيكل

الصورة العليا هي تمثيل للهيكل البلوري لـ FeO ، أحد أكاسيد الحديد حيث يكون للحديد تكافؤ +2. المجالات الحمراء تتوافق مع الأنيونات O^2-, في حين أن الصفراء إلى الكاتيونات الحديد²⁺. لاحظ أيضًا أن كل إيمان²⁺ محاطة بستة^2-, تشكيل وحدة تنسيق ثماني السطوح.

لذلك ، يمكن أن تنهار بنية FeO إلى وحدات FeO₆, حيث الذرة المركزية هي الإيمان²⁺. في حالة أوكسي هيدروكسيدات أو هيدروكسيدات ، تكون وحدة الأوكتاهدرا هي FeO₃(OH)₃.

في بعض الهياكل بدلاً من المجسم الثماني توجد وحدات رباعية السطوح ، FeO₄. لهذا السبب عادة ما يتم تمثيل هياكل أكاسيد الحديد مع أوكتاهيدرون أو رباعي الاسطح مع مراكز الحديد.

تعتمد هياكل أكسيد الحديد على ظروف الضغط أو درجة الحرارة ، ونسبة Fe / O (أي عدد الأكسجين الموجود في الحديد والعكس بالعكس) ، وتوازن الحديد (+2 ، +3 و ، جداً نادرا في أكاسيد اصطناعية ، +4).

بشكل عام ، الأنيونات الضخمة O^2- هم محاذاة تشكيل الأوراق التي الثقوب منزل الكاتيونات الحديد²⁺ الإيمان³⁺. وبالتالي ، هناك أكاسيد (مثل المغنتيت) التي تحتوي على الحديد مع كل التكافؤ.

تعدد الأشكال

تقدم أكاسيد الحديد تعدد الأشكال ، أي هياكل مختلفة أو ترتيبات بلورية لنفس المركب. أكسيد الحديديك₂O₃, لديها ما يصل إلى أربعة أشكال متعددة. الهيماتيت ، α-Fe₂O₃, هو الأكثر استقرارا للجميع. تليها maghemite ، Υ- الإيمان₂O₃, وللصنعية Fe-Fe₂O₃ و ith- الإيمان₂O₃.

كل منهم لديهم أنواع خاصة بهم من الهياكل والأنظمة البلورية. ومع ذلك ، فإن نسبة 2: 3 لا تزال ثابتة ، لذلك هناك ثلاثة أنيونات O^2- لكل اثنين الكاتيونات الحديد³⁺. الفرق يكمن في كيفية وجود وحدات ثماني السطوح₆ في الفضاء وكيف حالك معا.

الروابط الهيكلية

وحدات ثماني السطوح₆ يمكن تصورها بمساعدة الصورة الفائقة. و O هي في زوايا المجسم^2-, بينما في وسطها الإيمان²⁺ الإيمان³⁺(لقضية الإيمان₂O₃). الطريقة التي يتم بها ترتيب هذه الأوكتهدرا في الفضاء تكشف عن هيكل الأكسيد.

ومع ذلك ، فإنها تؤثر أيضًا على كيفية ارتباطها. على سبيل المثال ، يمكن ضم اثنين من الأوكتاهدون عن طريق لمس اثنين من القمم ، والتي يمثلها جسر الأكسجين: Fe-O-Fe. وبالمثل ، يمكن ربط الأوكتيدرا عبر حوافها (المجاورة لبعضها البعض). سيتم تمثيله بعد ذلك بجسرين من الأكسجين: Fe- (O)₂-إيمان.

وأخيرا ، يمكن أن تتفاعل الأوكتيدرا من خلال وجوههم. وبالتالي ، سيكون التمثيل الآن مع ثلاثة جسور الأكسجين: Fe- (O)₃-الطريقة التي ترتبط بها أوكتاهيدرونات ، ستختلف المسافات بين Fe- Fe بين النووي ، وبالتالي ، فإن الخصائص الفيزيائية للأكسيد.

خصائص

أكسيد الحديد هو مركب ذو خصائص مغناطيسية. هذه يمكن أن تكون مضادة للسبائك الحديدية أو الحديدية ، وتعتمد على تكافؤ الحديد وكيف تتفاعل الكاتيونات في المادة الصلبة.

لأن هياكل المواد الصلبة متنوعة للغاية ، وكذلك خصائصها الفيزيائية والكيميائية.

على سبيل المثال ، تعدد الأشكال وهيدرات الحديد₂O₃ لديهم قيم مختلفة لنقاط الانصهار (التي تتراوح بين 1200 و 1600 درجة مئوية) والكثافات. ومع ذلك ، لديهم قواسم مشتركة منخفضة الذوبان بسبب الحديد³⁺, نفس الكتلة الجزيئية ، بنية اللون وتذوب بشكل ضئيل في المحاليل الحمضية.

تسمية

يؤسس IUPAC ثلاث طرق لتسمية أكسيد الحديد. الثلاثة كلها مفيدة للغاية ، على الرغم من أكاسيد معقدة (مثل الحديد₇O₉) يحكم المنهجي على الآخرين بسبب بساطته.

تسميات منهجية

تؤخذ أرقام الأكسجين والحديد في الاعتبار ، وتسميتها بالبادئات الأرقام اليونانية أحادية ، ثنائية ، ثلاثية ، إلخ. وفقا لهذا التسميات الإيمان₂O₃ اسمه: ثلاثيأكسيد ديالحديد. وللإيمان₇O₉ سيكون اسمه: nonaoxide من heptahierro.

الأسهم التسميات

هذا يعتبر التكافؤ من الحديد. إذا كان الأمر يتعلق بالإيمان²⁺, أكسيد الحديد مكتوب ... وتكافؤه بالأرقام الرومانية المغلقة بين قوسين. للإيمان₂O₃ اسمها: أكسيد الحديد (III).

لاحظ أن الإيمان³⁺ يمكن تحديده من خلال المبالغ الجبرية. إذا كان يا^2- لديه شحنتين سالبتين ، وهناك ثلاثة منها ، إضافة -6. لتحييد هذا - 6 نحتاج إلى +6 ، ولكن هناك نوعان Fe ، لذلك يجب تقسيمهما على 2 ، + 6/2 = +3:

2X (التكافؤ المعدني) + 3 (-2) = 0

ببساطة عن طريق مسح X تحصل على التكافؤ من Fe في أكسيد. ولكن إذا لم يكن X عددًا كاملاً (كما هو الحال مع جميع الأكاسيد الأخرى تقريبًا) ، فهناك مزيج من Fe²⁺ والإيمان³⁺.

التسميات التقليدية

يتم إعطاء اللاحقة -ico للبادئة ferr- عندما يكون Fe بتكافؤ +3 ، و -oso عندما يكون التكافؤ 2+. وهكذا ، الإيمان₂O₃ يطلق عليه: أكسيد الحديديك.

تطبيقات

النانوية

تحتوي أكاسيد الحديد على طاقة تبلور عالية مشتركة ، مما يسمح بإنشاء بلورات صغيرة جدًا ولكن مع مساحة سطح كبيرة.

لهذا السبب هم مهتمون جدًا بمجالات تكنولوجيا النانو ، حيث يقومون بتصميم وتوليف جسيمات أكسيد النانو (NPs) لأغراض محددة:

-كمحفزات.

-كمستودع للمخدرات أو الجينات داخل الجسم

-في تصميم الأسطح الحسية لأنواع مختلفة من الجزيئات الحيوية: البروتينات والسكريات والدهون

-لتخزين البيانات المغناطيسية

أصباغ

نظرًا لأن بعض الأكاسيد مستقرة جدًا ، فإنها تعمل على صبغ المنسوجات أو إعطاء ألوان زاهية لأسطح أي مادة. من فسيفساء الأرضيات ؛ اللوحات الأحمر والأصفر والبرتقالي (حتى الأخضر) ؛ السيراميك والبلاستيك والجلود وحتى الأعمال المعمارية.

مراجع

1. أمناء كلية دارتموث. (18 مارس 2004). العناصر المتكافئة لأكسيدات الحديد. مأخوذة من: dartmouth.edu
2. ريوسوك سينميو وآخرون. (8 سبتمبر 2016). اكتشاف الايمان₇O₉: أكسيد الحديد الجديد مع بنية أحادية السطح معقدة. تم الاسترجاع من: nature.com
3. م. كورنيل ، يو. شويرتمان. أكاسيد الحديد: الهيكل ، الخواص ، التفاعلات ، الحوادث والاستخدامات. [PDF]. ايلي VCH. مأخوذة من: epsc511.wustl.edu
4. أليس بو. (2018). جزيئات أكسيد الحديد النانوية ، الخصائص والتطبيقات. مأخوذة من: sigmaaldrich.com
5. Ali، A.، Zafar، H.، Zia، M.، ul Haq، I.، Phull، A.R.، Ali، J.S. & Hussain، A. (2016). التوليف ، والتوصيف ، والتطبيقات ، والتحديات من جزيئات أكسيد الحديد النانوية. تقنية النانو ، العلوم والتطبيقات ، 9 ، 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha أصباغ. (2009). أكاسيد الحديد: تطبيقات. مأخوذة من: golchhapigments.com
7. التركيب الكيميائي (2018). أكسيد الحديد (II). مأخوذة من: formulacionquimica.com
8. ويكيبيديا. (2018). أكسيد الحديد (الثالث). مأخوذة من: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide