- Structura hidroxidului de fier (III)
- Proprietăți
- Aplicații
- Absorbant
- Utilizări terapeutice
- Pigment
- Baterie de fier
- Referințe
Hidroxid de fier (III) este un compus anorganic a cărui formulă este strict Fe (OH) 3 , în care proporția de Fe 3+ și OH - este 3: 1. Cu toate acestea, chimia fierului poate fi destul de redusă; deci acest solid nu este compus numai din ionii menționați.
De fapt, Fe (OH) 3 conține anionul O 2- ; prin urmare, este un oxid de hidroxid de fier monohidrat: FeOOH · H 2 O. Dacă se adaugă numărul de atomi pentru acest ultim compus, se va verifica că acesta coincide cu cel al Fe (OH) 3 . Ambele formule sunt valabile pentru a se referi la acest hidroxid de metal.
Hidroxid de fier (III) într-un iaz de broască. Sursa: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
În laboratoarele de chimie didactică sau de cercetare, Fe (OH) 3 este observat ca un precipitat brun-portocaliu; similar cu sedimentele din imaginea de mai sus. Când acest nisip ruginit și gelatinos este încălzit, eliberează apă în exces, transformându-și culoarea portocaliu-gălbui (pigment galben 42).
Acest pigment galben 42 este același FeOOH · H 2 O fără prezența suplimentară a apei coordonate cu Fe 3+ . Când aceasta este deshidratată, ea este transformată în FeOOH, care poate exista sub formă de polimorfi diferiți (goethită, akaganeită, lepidocrocită, feroxihita, printre altele).
Bernalita minerală, pe de altă parte, prezintă cristale verzi cu o compoziție de bază Fe (OH) 3 · nH 2 O; sursă mineralogică a acestui hidroxid.
Structura hidroxidului de fier (III)
Structurile cristaline ale oxizilor de fier și hidroxizilor sunt puțin complicate. Dar, dintr-un punct de vedere simplu, poate fi considerat ca repetări ordonate ale unităților octaedrice FeO 6 . Astfel, aceste octaedre fier-oxigen se împletesc prin colțurile lor (Fe-O-Fe), sau prin fețele lor, stabilind tot felul de lanțuri polimerice.
Dacă astfel de lanțuri arată ordonate în spațiu, se spune că solidul este cristalin; altfel este amorf. Acest factor, împreună cu modul în care sunt unite octaedrele, determină stabilitatea energetică a cristalului și, prin urmare, culorile acestuia.
De exemplu, cristalele ortorombe de bernalită, Fe (OH) 3 · nH 2 O, au o culoare verzuie, datorită faptului că octaedrul lor FeO 6 se leagă doar prin colțurile lor; spre deosebire de alte hidroxizi de fier, care apar roșiatice, galbene sau maro, în funcție de gradul de hidratare.
Trebuie menționat că oxigenii din FeO 6 provin fie din OH - fie din O 2- ; descrierea exactă corespunde rezultatelor analizei cristalografice. Deși nu este abordată ca atare, natura legăturii Fe-O este ionică cu un anumit caracter covalent; care pentru alte metale de tranziție devine și mai covalent, ca și în cazul argintului.
Proprietăți
Deși Fe (OH) 3 este un solid care se recunoaște cu ușurință atunci când sărurile de fier sunt adăugate la un mediu alcalin, proprietățile sale nu sunt în totalitate clare.
Cu toate acestea, se știe că este responsabil de modificarea proprietăților organoleptice (gust și culoare, în special) ale apei potabile; care este foarte insolubil în apă (K sp = 2,79 · 10 -39 ); și, de asemenea, că masa și densitatea sa molară sunt 106,867 g / mol și 4,25 g / ml.
Acest hidroxid (la fel ca derivații săi) nu poate avea un punct de topire sau fierbere definit, deoarece, atunci când este încălzit, eliberează vapori de apă, transformându-l astfel în forma sa anhidră FeOOH (împreună cu toți polimorfii săi). Prin urmare, dacă încălzirea continuă, FeOOH se va topi și nu FeOOH · H 2 O.
Pentru a studia mai amănunțit proprietățile sale, ar fi necesar să se supună pigmentul galben 42 la numeroase studii; dar este mai mult decât probabil că în proces își schimbă culoarea în roșiatic, indicând formarea FeOOH; sau dimpotrivă, se dizolvă în complexul apos Fe (OH) 6 3+ (mediu acid), sau în anionul Fe (OH) 4 - (mediu foarte de bază).
Aplicații
Absorbant
În secțiunea precedentă, a fost menționat că Fe (OH) 3 este foarte insolubil în apă, putând chiar precipita la un pH apropiat de 4,5 (dacă nu există specii chimice interveniente). Prin precipitare, poate îndepărta (co-precipita) unele impurități din mediu care sunt dăunătoare sănătății; de exemplu, sărurile de crom sau arsenic (Cr 3+ , Cr 6+ și As 3+ , As 5+ ).
Apoi, acest hidroxid permite să ocupe aceste metale și alte altele mai grele, acționând ca un absorbant.
Tehnica constă nu atât în precipitarea Fe (OH) 3 (alcalinizarea mediului), ci în schimb este adăugată direct în apă sau sol contaminat, folosind pulberi sau boabe cumpărate comercial.
Utilizări terapeutice
Fierul este un element esențial pentru corpul uman. Anemia este una dintre cele mai proeminente boli datorită deficienței sale. Din acest motiv, este întotdeauna o chestiune de cercetare să concepeți diferite alternative pentru a încorpora acest metal în dieta noastră, astfel încât să nu se genereze efecte colaterale.
Unul dintre suplimentele bazate pe Fe (OH) 3 se bazează pe complexul său cu polimaltoza (fier polimaltos), care are un grad de interacțiune mai mic cu alimentele decât FeSO 4 ; adică mai mult fier este disponibil biologic pentru organism și nu este coordonat cu alte matrice sau solide.
Celălalt supliment este compus din nanoparticule de Fe (OH) 3 suspendate într-un mediu constând în principal din adipate și tartrate (și alte săruri organice). Acest lucru s-a dovedit a fi mai puțin toxic decât FeSO 4 , pe lângă creșterea hemoglobinei, nu se acumulează în mucoasa intestinală și promovează creșterea microbilor benefici.
Pigment
Pigment Yellow 42 este utilizat în vopsele și produse cosmetice și, ca atare, nu prezintă un risc potențial pentru sănătate; cu excepția cazului în care sunt ingerate din accident.
Baterie de fier
Deși Fe (OH) 3 nu este utilizat în mod oficial în această aplicație , ar putea servi drept material de pornire pentru FeOOH; compus cu care este fabricat unul dintre electrozii unei baterii de fier ieftine și simple, care funcționează și la un pH neutru.
Reacțiile semicelulare pentru această baterie sunt exprimate mai jos cu următoarele ecuații chimice:
½ Fe ⇋ ½ Fe 2+ + e -
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
Anodul devine un electrod de fier, care eliberează un electron care, după ce trece prin circuitul extern, intră în catod; electrod format din FeOOH, reducând la Fe 2+ . Mediul electrolitic pentru această baterie este compus din săruri solubile de Fe 2+ .
Referințe
- Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
- Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Hidroxidul feric. Baza de date PubChem. CID = 73964. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wikipedia. (2019). Oxid-hidroxid de fier (III). Recuperat de la: en.wikipedia.org
- N. Pal. (Sf). Hidroxid feric granular pentru eliminarea arsenului din apa potabilă. . Recuperat din: archive.unu.edu
- RM Cornell și U. Schwertmann. (Sf). Oxizii de fier: structură, proprietăți, reacții, apariții și utilizări. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
- Birch, WD, Pring, A., Reller, A. și colab. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: un nou hidroxid feric cu structură de perovskit. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- Geochimia de mediu a polimerilor ferici în soluții și precipitate apoase. Recuperat din: geoweb.princeton.edu
- Giessen, van der, AA (1968). Proprietăți chimice și fizice ale fierului (III) -hidrat de oxid Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
- Funk F, Canclini C și Geisser P. (2007). Interacțiuni între complexul de fier (III) -hidroxid de polimatoză și medicamente / studii de laborator utilizate frecvent la șobolani. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
- Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Oxo-hidroxidul de fier Nanoparticulat (III) furnizează fier sigur, care este bine absorbit și utilizat la om. Nanomedicină: nanotehnologie, biologie și medicină, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
- Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi și M. Knipper. (2019). Dovada conceptului unei baterii de hidroxid de oxid de fier (III) care lucrează la pH-ul neutru. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37