III) HYDROXID ŽELEZITÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Hydroxid železitý (III) je anorganická sloučenina, jejíž vzorec je přísně Fe (OH) ₃, ve kterém je podíl Fe ³⁺ a OH ^- 3: 1. Nicméně, chemie železa může být docela spletitá; takže tato pevná látka není složena pouze ze zmíněných iontů.

Ve skutečnosti Fe (OH) ₃ obsahuje anion O ^2-; proto, že je-hydrátem oxid hydroxid železa: FeOOH · H ₂ O. Pokud je přidán počet atomů této poslední sloučeniny bude možné ověřit, že se shoduje s Fe (OH) ₃. Oba vzorce jsou platné pro označení tohoto hydroxidu kovu.

Hydroxid železitý v žabím jezírku. Zdroj: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Ve vyučovacích nebo výzkumných chemických laboratořích je Fe (OH) ₃ pozorován jako oranžovo-hnědá sraženina; podobné sedimentu na obrázku výše. Když se tento rezavý a želatinový písek zahřeje, uvolní přebytečnou vodu a změní svou oranžovožlutou barvu (žlutý pigment 42).

Tento žlutý pigment 42, je stejný FeOOH · H ₂ O, aniž by dále za přítomnosti vody, je koordinováno s Fe ³⁺. Když je to dehydratováno, transformuje se na FeOOH, který může existovat ve formě různých polymorfů (mezi jinými goethit, akaganeit, lepidocrocite, feroxihita).

Minerální bernalite, na druhé straně, vykazuje zelené krystaly se základním složením Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; mineralogický zdroj tohoto hydroxidu.

Struktura hydroxidu železitého

Krystalové struktury oxidů a hydroxidů železa jsou trochu komplikované. Z jednoduchého hlediska to však lze považovat za uspořádané opakování oktaedrických jednotek FeO ₆. Tyto oktaedra železa a kyslíku se tedy prolínají svými rohy (Fe-O-Fe) nebo jejich tvářemi a vytvářejí všechny druhy polymerních řetězců.

Pokud takové řetězce vypadají uspořádané ve vesmíru, je pevná látka považována za krystalickou; jinak je to amorfní. Tento faktor spolu se způsobem, jakým jsou oktaedrony spojeny, určují energetickou stabilitu krystalu a tím i jeho barvy.

Například, kosočtverečné krystaly bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, mají nazelenalou barvu, vzhledem k tomu, že jejich FeO ₆ octahedra pouze vázat prostřednictvím svých rohů; na rozdíl od jiných hydroxidů železa, které se objevují načervenalé, žluté nebo hnědé, v závislosti na stupni hydratace.

Je třeba poznamenat, že kyslíky FeO ₆ pocházejí buď z OH ^- nebo O ^2-; přesný popis odpovídá výsledkům krystalografické analýzy. Ačkoli to není adresováno jako takové, je povaha Fe-O vazby iontová s určitým kovalentním charakterem; které se pro jiné přechodné kovy stávají ještě kovalentnějšími, jako u stříbra.

Vlastnosti

Ačkoli Fe (OH) ₃ je pevná látka, kterou lze snadno rozeznat, když se soli železa přidají do alkalického média, její vlastnosti nejsou zcela jasné.

Je však známo, že je zodpovědný za úpravu organoleptických vlastností (zejména chuti a barvy) pitné vody; který je velmi nerozpustný ve vodě (_Ksp = 2,79 · ^10-39); a také to, že jeho molární hmotnost a hustota jsou 106,867 g / mol a 4,25 g / ml.

Tento hydroxid (stejně jako jeho deriváty) nemůže mít definovanou teplotu tání nebo teplotu varu, protože při zahřátí uvolňuje vodní páru, čímž jej přeměňuje na bezvodou formu FeOOH (spolu se všemi svými polymorfy). Proto, je-li topný pokračuje, FeOOH roztaví a ne FeOOH · H ₂ O.

Pro důkladnější studium jeho vlastností by bylo nutné podrobit žlutý pigment 42 četným studiím; ale je více než pravděpodobné, že v průběhu procesu změní barvu na načervenalé, což svědčí o tvorbě FeOOH; nebo naopak se rozpustí v komplexním vodném Fe (OH) ₆ ³⁺ (kyselé médium) nebo v aniontu Fe (OH) ₄ ^- (velmi bazické médium).

Aplikace

Savý

V předchozí části bylo uvedeno, že Fe (OH) ₃ je ve vodě velmi nerozpustný a může dokonce srážet při pH blízkém 4,5 (pokud neexistují žádné chemické látky, které interferují). Vysrážením může odvádět (ko-srážet) některé nečistoty z prostředí škodlivé pro zdraví; například soli chrómu nebo arsenu (Cr ³⁺, Cr ⁶⁺ a As ³⁺, As ⁵⁺).

Potom tento hydroxid umožňuje uzavřít tyto kovy a další těžší kovy, které působí jako absorbent.

Tato technika neznamená tolik vysrážení Fe (OH) ₃ (alkalizace média), ale místo toho se přidává přímo do kontaminované vody nebo půdy pomocí komerčně zakoupených prášků nebo zrn.

Terapeutická použití

Železo je nezbytným prvkem lidského těla. Anémie je kvůli svému nedostatku jednou z nejvýznamnějších chorob. Z tohoto důvodu je vždy na výzkumu, abychom navrhli různé alternativy pro začlenění tohoto kovu do naší stravy tak, aby nevznikaly vedlejší účinky.

Jedním z doplňků na bázi Fe (OH) ₃ je založen na jeho komplex s polymaltózy (polymaltózy železa), který má nižší stupeň interakce s jídlem, než FeSO ₄; to znamená, že více železa je pro organismus biologicky dostupné a není koordinováno s jinými matricemi nebo pevnými látkami.

Druhý doplněk se skládá z nanočástic Fe (OH) ₃ suspendovaných v médiu sestávajícím hlavně z adipátů a tartrátů (a dalších organických solí). To se ukázalo být méně toxický než FeSO ₄, kromě zvýšení hemoglobinu, neakumuluje se ve střevní sliznici, a to podporuje růst prospěšných mikrobů.

Pigment

Pigment Yellow 42 se používá v barvách a kosmetice, a proto nepředstavuje potenciální zdravotní riziko; pokud není požíván náhodou.

Železná baterie

Ačkoli Fe (OH) ₃ se v této přihlášce formálně nepoužívá, mohl by sloužit jako výchozí materiál pro FeOOH; směs, se kterou se vyrábí jedna z elektrod levné a jednoduché železné baterie, která také pracuje při neutrálním pH.

Reakce polobuněk pro tuto baterii jsou vyjádřeny níže s následujícími chemickými rovnicemi:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + e ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2 H ₂ O

Anoda se stává železnou elektrodou, která uvolňuje elektron, který později, poté, co prošel vnějším obvodem, vstoupí do katody; elektroda vyrobená z FeOOH, redukovaná na Fe ²⁺. Elektrolytické médium pro tuto baterii je složeno z rozpustných solí Fe ²⁺.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Hydroxid železitý. PubChem Database. CID = 73964. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Hydroxid železitý. Obnoveno z: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (sf). Granulovaný hydroxid železitý pro odstranění arsenu z pitné vody.. Obnoveno z: archive.unu.edu
5. RM Cornell a U. Schwertmann. (sf). Oxidy železa: struktura, vlastnosti, reakce, výskyty a použití..
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. a kol. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: nový hydroxid železitý s perovskitovou strukturou. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Environmentální geochemie železitých polymerů ve vodných roztocích a sraženinách. Obnoveno z: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Chemické a fyzikální vlastnosti hydrátu oxidu železitého Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C a Geisser P. (2007). Interakce komplexu železo (III) -hydroxid-polymaltózy a běžně užívaných léků / laboratorních studií na potkanech. DOI: 10,1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Nanočásticový oxid železitý (III) dodává bezpečné železo, které se dobře vstřebává a používá u lidí. Nanomedicine: nanotechnologie, biologie a medicína, 10 (8), 1877–1886. doi: 10,016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi a M. Knipper. (2019). Doklad o konceptu hydroxidu železo-železitého (III) oxidového akumulátoru pracujícího při neutrálním pH. Int. J. Electrochem. Sci., Svazek 14, 2019 1579. doi: 10,20964 / 2019.02,37