Raudoksiidi struktuur, omadused, nomenklatuur, kasutusalad

A raudoksiid on mis tahes ühend, mis on moodustatud raua ja hapniku vahel. Neile on iseloomulik, et need on ioonsed ja kristallilised ning nad on nende mineraalide erosiooni hajutatud toode, mis koosneb põrandatest, taimestikust ja isegi elusorganismide sisemusest..

See on siis üks ühendite perekondadest, mis domineerivad maakoores. Mis need on täpselt? Tänaseks on teada 16 raudoksiidi, millest enamik on loodusliku päritoluga ja teised sünteesitud äärmuslikes rõhu või temperatuuri tingimustes..

Ülemises pildis on näidatud osa raudoksiidipulbrist. Selle iseloomulik punane värv hõlmab mitmete arhitektuuriliste elementide rauda roostes. Samuti täheldatakse nõlvadel, mägedel või muldadel teiste mineraalidega, nagu näiteks goetiidikollane pulber (α-FeOOH), segatud..

Kõige levinumad raudoksiidid on hematiit (a-Fe₂O₃) ja maghemiit (Υ- Usk₂O₃), mõlemad raudoksiidi polümorfid; ja mitte vähem, magnetiit (usk₃O₄). Nende polümorfsed struktuurid ja nende suur pindala muudavad need huvitavateks materjalideks nagu sorbendid või laia rakendusega nanoosakeste sünteesiks.

Indeks

• 1 Struktuur
  • 1.1 Polümorfism
  • 1.2 Struktuurilised sidemed
• 2 Atribuudid
• 3 Nomenklatuur
  • 3.1 Süsteemne nomenklatuur
  • 3.2 Varude nomenklatuur
  • 3.3 Traditsiooniline nomenklatuur
• 4 Kasutamine
  • 4.1 Nanoosakesed
  • 4.2 Pigmendid
• 5 Viited

Struktuur

Ülemine pilt on FeO, ühe rauaoksiidide, kus raud on valents +2, kristalse struktuuri kujutis. Punased kerad vastavad anioonidele O^2-, kollased on Fe katioonidele²⁺. Pange tähele ka seda, et iga usk²⁺ ümbritseb kuut O^2-, moodustades oktaeedrilise koordineerimisüksuse.

Seetõttu võib FeO struktuur "mureneda" FeO ühikuteks₆, kus keskne aatom on usk²⁺. Oksühüdroksiidide või hüdroksiidide puhul on oktaeedriline ühik FeO₃(OH)₃.

Mõnes struktuuris on oktaeedri asemel tetraedrilised üksused, FeO₄. Sel põhjusel on raudoksiidide struktuurid tavaliselt esindatud oktaeedrite või tetraeedriga koos rauakeskustega.

Raudoksiidi struktuurid sõltuvad rõhu või temperatuuri tingimustest, Fe / O suhe (st kui palju hapnikuid on raua kohta ja vastupidi) ja raua valentsus (+2, +3 ja väga harva sünteetilistes oksiidides, +4).

Üldiselt on mahukad anioonid O^2- need on joondatud lehtedega, mille augud asuvad Fe katioonides²⁺ o Usk³⁺. Seega on oksiide (nagu magnetiit), millel on mõlema valentsiga triikrauad.

Polümorfism

Triikraudade oksüdid kujutavad endast polümorfismi, st sama ühendi erinevaid struktuure või kristallikonstruktsioone. Raudoksiid, Fe₂O₃, Sellel on kuni neli võimalikku polümorfi. Hematiit, a-Fe₂O₃, see on kõige stabiilsem; järgneb maghemiit, Υ- Usk₂O₃, ja sünteetilisele β-Fe-le₂O₃ ja ε- Usk₂O₃.

Kõigil neil on oma tüüpi struktuurid ja kristalsed süsteemid. 2: 3 suhe jääb siiski konstantseks, seega on olemas kolm aniooni O^2- iga kahe Fe katiooni kohta³⁺. Erinevus seisneb selles, kuidas asuvad oktaeedrilised FeO-seadmed₆ ruumis ja kuidas sa kokku tuled.

Struktuurilised sidemed

Oktaeedrilised FeO ühikud₆ neid saab visualiseerida kõrgema pildi abil. O on oktaeedri nurkades^2-, samal ajal kui see on keskel Faith²⁺ o Usk³⁺(usu puhul₂O₃). Viis, kuidas need oktaedrid ruumis on paigutatud, näitavad oksiidi struktuuri.

Kuid need mõjutavad ka nende omavahelist seost. Näiteks võib kaks oktaeedrit ühendada, puudutades kahte nende tippu, mida esindab hapniku sild: Fe-O-Fe. Samamoodi võib oktaeedrit ühendada nende servade kaudu (üksteise kõrval). Siis oleks esindatud kaks hapniku silda: Fe- (O)₂-Usk.

Lõpuks võib oktaedra oma nägude kaudu suhelda. Seega oleks esindus nüüd kolme hapniku sillaga: Fe- (O)₃-Fe, kuidas oktaeedrid on omavahel seotud, muudaksid tuuma-Fe-Fe vahemaad ja seega ka oksiidide füüsikalisi omadusi..

Omadused

Raudoksiid on magnetiliste omadustega ühend. Need võivad olla anti-, ferro- või ferrimagnetilised ning sõltuvad Fe valentsidest ja sellest, kuidas katioonid tahkes keskkonnas toimivad.

Kuna tahkete ainete struktuurid on väga erinevad, siis on ka nende füüsikalised ja keemilised omadused.

Näiteks Fe polümorfid ja hüdraadid₂O₃ neil on erinevad sulamistemperatuuride väärtused (mis jäävad vahemikku 1200 kuni 1600 ° C) ja tihedused. Siiski on neil ühine Fe madala lahustuvus³⁺, sama molekulmass on pruunid ja lahustuvad happelistes lahustes vähesel määral.

Nomenklatuur

IUPAC kehtestab kolm võimalust raudoksiidi nimetamiseks. Kõik kolm on väga kasulikud, kuigi keeruliste oksiidide puhul (näiteks Fe₇O₉) süsteemne juhib teiste üle selle lihtsuse poolest.

Süstemaatiline nomenklatuur

Arvestatakse hapniku ja raua numbreid, nimetades need kreeka numbri eesliidetega mono-, di-, tri- jne. Selle nomenklatuuri kohaselt on usk₂O₃ seda nimetatakse: trioksiid diraud Ja usu jaoks₇O₉ selle nimi oleks: heptahierro nonaoxide.

Varude nomenklatuur

See võtab arvesse raua valentsust. Kui see on usk²⁺, raudoksiid on kirjutatud ... ja selle valents rooma numbritega sulgudes. Usku₂O₃ selle nimi on: raudoksiid (III).

Pange tähele, et usk³⁺ seda saab määrata algebraliste summadega. Kui O^2- on kaks negatiivset tasu ja neist on kolm, lisage -6. Selle neutraliseerimiseks -6 vajame +6, kuid on kaks Fe-d, nii et need tuleb jagada kahega, + 6/2 = +3:

2X (metallvalents) + 3 (-2) = 0

Lihtsalt X-i puhastamisega saad oksüdis Fe valentsuse. Aga kui X ei ole täisarv (nagu peaaegu kõigi teiste oksiidide puhul), siis on ka Fe segu²⁺ ja usk³⁺.

Traditsiooniline nomenklatuur

Sufiks -ico antakse prefiksile ferr-, kui Fe on valents +3 ja -oso, kui selle valents on 2+. Seega, usk₂O₃ seda nimetatakse: raudoksiidiks.

Kasutamine

Nanoosakesed

Raudoksiididel on ühine kõrge kristalliseerumisenergia, mis võimaldab luua väga väikesi kristalle, kuid suure pindalaga.

Sel põhjusel on nad väga huvitatud nanotehnoloogia valdkonnast, kus nad kavandavad ja sünteesivad oksiidi nanoosakesi (NP) konkreetsetel eesmärkidel:

-Katalüsaatoritena.

-Ravimite või geenide reservuaarina kehas

-Erinevate biomolekulide sensoorsete pindade kujundamisel: valgud, suhkrud, rasvad

-Magnetandmete salvestamiseks

Pigmendid

Kuna mõned oksiidid on väga stabiilsed, on need tekstiili värvimiseks või mis tahes materjali pindadele erksate värvide värvimiseks. Põrandate mosaiikidest; punased, kollased ja oranžid maalid (isegi rohelised); keraamika, plastid, nahk ja isegi arhitektuurilised tööd.

Viited

1. Dartmouthi kolledži usaldusisikud. (18. märts 2004). Raudoksiidide stöhhiomeetria. Võetud: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (8. september 2016). Usu avastamine₇O₉: uus raudoksiid, millel on keeruline monokliiniline struktuur. Välja otsitud andmebaasist: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann. Raudoksiidid: struktuur, omadused, reaktsioonid, esinemised ja kasutusalad. [PDF] WILEY-VCH. Välja võetud: epsc511.wustl.edu
4. Alice Bu. (2018). Raudoksiidi nanoosakesed, omadused ja rakendused. Välja võetud: sigmaaldrich.com
5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., Ha Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Raudoksiidi nanoosakeste süntees, iseloomustus, rakendused ja väljakutsed. Nanotehnoloogia, teadus ja rakendused, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. Golchha pigmendid. (2009). Raudoksiidid: rakendused. Välja võetud: golchhapigments.com
7. Keemiline koostis (2018). Raudoksiid (II). Võetud: formulaacionquimica.com
8. Wikipedia. (2018). Raud (III) oksiid. Välja võetud: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide