ГВОЖЂЕ ОКСИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, НОМЕНКЛАТУРА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Гвожђе оксид је било које од једињења формиране између гвожђа и кисеоника. Карактерише их јонски и кристални, а они леже раштркани као резултат ерозије њихових минерала, чинећи земљиште, биљну масу и, чак, унутрашњост живих организама.

Тада је то једна од породица једињења која преовлађују у земљиној кори. Шта су тачно они? До данас је познато шеснаест оксида гвожђа, од којих је већина природног порекла, а други су синтетизовани у екстремним условима притиска или температуре.

Извор: пет седми, Флицкр.

Дио прашкастог оксида у праху приказан је на горњој слици. Његова карактеристична црвена боја прекрива гвожђе разних архитектонских елемената у ономе што је познато као рђа. Исто тако, примећен је на падинама, планинама или земљишту, помешан са многим другим минералима, попут жутог праха гоетита (α-ФеООХ).

Најпознатији оксиди гвожђа су хематит (α-Фе ₂ О ₃ ) и магхемит (ϒ-Фе ₂ О ₃ ), оба полиморфна обојена оксида; а не најмање, магнетит (Фе ₃ О ₄ ). Њихове полиморфне структуре и велика површина чине их занимљивим материјалима као сорбентима или за синтезу наночестица са широком применом.

Структура

Извор: Сииавула Едуцатион, Флицкр.

Горња слика је приказ кристалне структуре ФеО, једног од оксида гвожђа где гвожђе има валенцију +2. Црвене сфере одговарају О ^2- анионима , а жуте Фе ²⁺ катионима . Имајте на уму да је сваки Фе ²⁺ окружен са шест О ^2- , који формирају октаедарску јединицу координације.

Стога се структура ФеО може „рашчланити“ на јединице ФеО ₆ , где је централни атом Фе ²⁺ . У случају оксихидроксида или хидроксида, октаедарска јединица је ФеО ₃ (ОХ) ₃ .

У неким структурама, уместо октаедра, постоје тетраедарске јединице, ФеО ₄ . Због тога су структуре оксида гвожђа обично представљене октаедрима или тетраедрама са центрима гвожђа.

Структуре оксида гвожђа зависе од услова притиска или температуре, од Фе / О односа (то јест, колико има кисеоника по гвожђу и обрнуто) и од валенције гвожђа (+2, +3 и, врло ретко у синтетичким оксидима, +4).

Опћенито, гломазни О ^2- аниони се редају у облику листова у чијим се празнинама налазе Фе ²⁺ или Фе ³⁺ катиони . Дакле, постоје оксиди (као што је магнетит) који имају пегле с обје валенције.

Полиморфизам

Жељезни оксиди представљају полиморфизам, то јест различите структуре или кристалне аранжмане за исто једињење. Фери оксид, Фе ₂ О ₃ , има до четири могућа полиморфа. Хематите, α-Фе ₂ О ₃ , је најстабилнији од свих; затим магемит, Υ- Фе ₂ О ₃ , и синтетичке β- Фе ₂ О ₃ и ε- Фе ₂ О ₃ .

Сви имају своје врсте кристалних структура и система. Међутим, однос 2: 3 остаје константан, тако да постоје три О ^2- аниона за свака два Фе ³⁺ катиона . Разлика је у томе како су ФеО ₆ октаедарске јединице смештене у простору и како су повезане.

Структурне везе

Извор: Јавне датотеке

Октаедарске јединице ФеО ₆ могу се визуализовати уз помоћ горње слике. У угловима октаедра су О ² , ау његовом центру Фе ²⁺ или Фе ³⁺ (у случају Фе ₂ О ₃ ). Начин на који су ове октаедре распоређене у простору открива структуру оксида.

Међутим, они такође утичу на то како су повезани. На пример, две октаедре могу се спојити додиром две њихове врхове, који су представљени кисеоничким мостом: Фе-О-Фе. Слично томе, октаедри се могу спојити преко њихових ивица (једна поред друге). Тада би био представљен са два моста са кисеоником: Фе- (О) _2- Фе.

И на крају, октаедри могу комуницирати преко њихових лица. Дакле, репрезентација би сада била са три моста кисеоника: Фе- (О) ₃ -Фе. Начин повезивања октаедра варирао би Фе-Фе међунуклеарне растојања и, према томе, физичка својства оксида.

Својства

Гвожђе оксид је једињење са магнетним својствима. Они могу бити анти, феро или ферримагнетни, и зависе од валенције Фе и како катиони делују у чврстој супстанци.

Пошто су структуре чврстих материја веома разнолике, тако су и њихова физичка и хемијска својства.

На пример, полиморфи и хидрати Фе ₂ О ₃ имају различите вредности тачке топљења (које варирају између 1200 и 1600ºЦ) и густине. Међутим, заједничка им је слаба растворљивост због Фе ³⁺ , исте молекуларне масе, браон је боје и слабо се растварају у растворима киселина.

Номенклатура

ИУПАЦ успоставља три начина именовања жељезног оксида. Све три су врло корисни, али за сложене оксиде (као што су Фе ₇ О ₉ ) се Систематика влада над осталима због своје једноставности.

Систематична номенклатура

Бројеви кисеоника и гвожђа се узимају у обзир, називајући их грчким бројевним префиксима моно-, ди-, три-, итд. Према овом номенклатури, Фе ₂ О ₃ се зове: три оксида ди гвожђа. И за Фе ₇ о ₉ његово име би било: Хепта-гвожђе нонаокиде.

Акцијска номенклатура

Ово узима у обзир валентност гвожђа. Ако је Фе ²⁺ , то је гвожђе-оксид …, а његова валенција са римским бројевима приложеним у заградама. За Фе ₂ О ₃ његово име је: гвожђе оксид (ИИИ).

Имајте на уму да се Фе ³⁺ може одредити алгебарским сумама. Ако О ^2- има два негативна набоја, а постоје три, додају их до -6. За неутрализацију овог -6, потребно је +6, али постоје два Фе, па морају бити подељена са два, + 6/2 = +3:

2Кс (метална валенција) + 3 (-2) = 0

Једноставним решавањем за Кс, добијена је валенција Фе у оксиду. Али ако Кс није цео број (као што је случај са скоро свим другим оксидима), тада постоји мешавина Фе ²⁺ и Фе ³⁺ .

Традиционална номенклатура

Суфикс –ицо се даје префиксу ферр - када Фе има валенцију +3, а –осо кад је његова валенција 2+. Стога, Фе ₂ О ₃ се зове: гвожђе оксид.

Апликације

Наночестице

Жељезови оксиди имају велику енергију кристализације која омогућава стварање врло малих кристала, али са великом површином.

Из тог разлога, они су од великог интереса за области нанотехнологије, где дизајнирају и синтетишу наночестице оксида (НП) за посебне намене:

-Као катализаторе.

-Као резервоар лекова или гена у телу

-У дизајну сензорних површина за различите врсте биомолекула: протеине, шећере, масти

-За чување магнетних података

Пигменти

Пошто су неки оксиди веома стабилни, могу се користити за бојење текстила или давање јарких боја површинама било којег материјала. Од мозаика на подовима; црвене, жуте и наранџасте (чак и зелене) боје; керамика, пластика, кожа, па чак и архитектонски радови.

Референце

1. Повереници Дартмоутх Цоллегеа. (18. марта 2004.). Стехиометрија жељезних оксида. Преузето са: дартмоутх.еду
2. Риосуке Синмио и др. (8. септембар 2016.). Откриће Фе ₇ О ₉ : нова гвожђе оксид са сложеним моноциклична структуре. Опоравак од: Натуре.цом
3. М. Цорнелл, У. Сцхвертманн. Жељезови оксиди: структура, својства, реакције, појаве и употребе. . ВИЛЕИ-ВЦХ Преузето са: епсц511.вустл.еду
4. Алице Бу. (2018). Наночестице жељезовог оксида, карактеристике и примене. Преузето са: сигмаалдрицх.цом
5. Али, А., Зафар, Х., Зиа, М., ул Хак, И., Пхулл, АР, Али, ЈС, и Хуссаин, А. (2016). Синтеза, карактеризација, примена и изазови наночестица гвожђе-оксида. Нанотехнологија, наука и апликације, 9, 49–67. хттп://дои.орг/10.2147/НСА.С99986
6. Голцхха Пигментс. (2009). Гвожђе оксиди: Примене. Преузето са: голцххапигментс.цом
7. Хемијска формулација. (2018). Гвожђе (ИИ) оксид. Преузето са: формулационкуимица.цом
8. Википедиа. (2018). Гвожђе (ИИИ) оксид. Преузето са: хттпс://ен.википедиа.орг/вики/Ирон(ИИИ)_оксид