הידרוקסיד הברזל (III) הוא תרכובת אורגנית הנוסחה שלו היא בהחלט Fe (OH) 3 , שבה שיעור Fe 3+ ו OH - הוא 3: 1. עם זאת, הכימיה של הברזל יכולה להיות מפותלת למדי; כך שהמוצק הזה לא מורכב רק מהיונים שהוזכרו.
למעשה Fe (OH) 3 מכיל את האניון O 2- ; לכן זהו תחמוצת הידרוקסיד ברזל מונוהידראולי: FeOOH · H 2 O. אם יתווספו מספר האטומים לתרכובת האחרונה הזו, יוודא שהוא עולה בקנה אחד עם זה של Fe (OH) 3 . שתי הנוסחאות תקפות להתייחס להידרוקסיד מתכתי זה.
הידרוקסיד ברזל (III) בבריכת צפרדעים. מקור: קלינט באד (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
במעבדות כימיה בהוראה או במחקר, Fe (OH) 3 נצפתה כמו משקע חום-כתום; בדומה למשקעים בתמונה למעלה. כאשר החול החלוד והג'לטיני הזה מחומם, הוא משחרר עודף מים, והופך את צבעו הכתום-צהבהב (פיגמנט צהוב 42).
הפיגמנט הצהוב 42 הזה הוא אותו FeOOH · H 2 O ללא נוכחות נוספת של מים המתואמים עם Fe 3+ . כאשר הדבר מיובש, הוא הופך ל- FeOOH שיכול להתקיים בצורה של פולימורפים שונים (גתיט, אקגנייט, לפידוקרוציט, פרוקסיהיטה, בין השאר).
המינרל ברנליט, לעומת זאת, מציג קריסטלים ירוקים עם הרכב בסיס Fe (OH) 3 · nH 2 O; מקור מינרלוגי של הידרוקסיד זה.
מבנה הברזל (III) הידרוקסיד
מבני הגביש של תחמוצות ברזל והידרוקסיד מעט מסובכים. אבל, מנקודת מבט פשוטה, זה יכול להיחשב כחזרות מסודרות של יחידות אוקטאהדרלה FeO 6 . לפיכך, אוקטאתדרה של ברזל-חמצן זה משתלבים זה בזה דרך פינותיהם (Fe-O-Fe), או על פניהם, ומקים כל מיני שרשראות פולימריות.
אם שרשראות כאלה נראות מסודרות בחלל, אומרים שהמוצק הוא גבישי; אחרת זה אמורפי. גורם זה, יחד עם אופן חיבור האוקטדרונים, קובעים את יציבות האנרגיה של הגביש ובשל כך את צבעיו.
לדוגמא, לקריסטלים האורטורומביים של הברנליט, Fe (OH) 3 · nH 2 O, יש צבע ירקרק בגלל העובדה שהאוורתאדה FeO 6 שלהם נקשרת רק דרך פינותיהם; שלא כמו הידרוקסיד ברזל אחר שנראה אדמדם, צהוב או חום, תלוי במידת ההידרציה.
יש לציין כי החמצן של FeO 6 בא בין OH - או O 2- ; התיאור המדויק תואם את תוצאות הניתוח הקריסטלוגרפי. למרות שאינו מטופל ככזה, אופי הקשר Fe-O הוא יוני בעל אופי קוולנטי מסוים; אשר עבור מתכות מעבר אחרות הופך להיות יותר קוולנטי, כמו עם כסף.
נכסים
אף כי Fe (OH) 3 הוא מוצק שמוכר בקלות כאשר מלחי ברזל מוסיפים למדיום אלקליין, תכונותיו אינן ברורות לחלוטין.
עם זאת, ידוע כי הוא אחראי על שינוי התכונות האורגנולפטיות (טעם וצבע, במיוחד) של מי שתייה; וזה מאוד מסיס במים (K sp = 2.79 · 10 -39 ); וכן כי המסה הטוחנית שלו וצפיפותם הם 106.867 גרם / מול ו- 4.25 גרם / מ"ל.
להידרוקסיד זה (כמו נגזרותיו) לא יכול להיות נקודת התכה או רתיחה מוגדרת מכיוון שכאשר הוא מחומם הוא משחרר אדי מים, ובכך ממיר אותו לצורתו המיידית FeOOH (יחד עם כל הפולימורפים שלו). לכן, אם החימום יימשך, ה- FeOOH יימס ולא ה- FeOOH · H 2 O.
כדי ללמוד את תכונותיו באופן מעמיק יותר, יהיה צורך להכניס את הפיגמנט הצהוב 42 למחקרים רבים; אך סביר להניח שבתהליך זה הוא משנה את צבעו לאדמדם, מה שמעיד על היווצרותו של FeOOH; או להפך, הוא מתמוסס במים המורכבות של Fe (OH) 6 3+ (מדיום חומצי), או באניון Fe (OH) 4 - (מדיום בסיסי מאוד).
יישומים
סוֹפֵג
בחלק הקודם הוזכר כי Fe (OH) 3 אינו מסיס מאוד במים, ואף יכול לזרז בחומציות קרובה ל- 4.5 (אם אין מינים כימיים שמפריעים). על ידי משקעים הוא יכול להעביר (משקעים) כמה זיהומים מהסביבה המזיקים לבריאות; לדוגמה, מלחי כרום או ארסן (Cr 3+ , Cr 6+ , ו- As 3+ , As 5+ ).
לאחר מכן, הידרוקסיד זה מאפשר לסגור מתכות אלה ומתכות כבדות אחרות, הפועל כחומר סופג.
הטכניקה מורכבת לא כל כך מזרזת Fe (OH) 3 (בסיסה של המדיום), אך במקום זאת היא מתווספת ישירות למים או קרקעות מזוהמות, באמצעות אבקות או גרגרים שנרכשו באופן מסחרי.
שימושים טיפוליים
ברזל הוא מרכיב חיוני לגוף האדם. אנמיה היא אחת המחלות הבולטות בגלל מחסור בה. מסיבה זו, זה תמיד עניין של מחקר למצוא אלטרנטיבות שונות לשילוב מתכת זו בתזונה שלנו כך שלא ייווצרו השפעות בטחונות.
אחד התוספים המבוססים על Fe (OH) 3 מבוסס על המתחם שלו עם פולימלטוז (ברזל פולימלטוז), שיש לו מידה נמוכה יותר של אינטראקציה עם מזון מאשר FeSO 4 ; כלומר, יותר ברזל זמין ביולוגית לגוף ואינו מתואם עם מטריצות או מוצקים אחרים.
התוסף הנוסף מורכב משלושת חלקיקי ננו של Fe (OH) המותלים במדיום המורכב בעיקר מאדיפטים וטרטרטים (ומלחים אורגניים אחרים). זה הוכיח פחות רעיל מ- FeSO 4 , בנוסף להגברת המוגלובין, הוא לא מצטבר ברירית המעי, והוא מקדם את צמיחתם של חיידקים מועילים.
פִּיגמֶנט
פיגמנט צהוב 42 משמש בצבעים וקוסמטיקה, וככזה אינו מהווה סיכון בריאותי פוטנציאלי; אלא אם כן נבלע בטעות.
סוללת ברזל
אמנם Fe (OH) 3 אינו משמש רשמית ביישום זה , אך הוא יכול לשמש כחומר התחלתי עבור FeOOH; תרכובת שבה מיוצרת אחת האלקטרודות של סוללת ברזל זולה ופשוטה, שעובדת גם ב pH נייטרלי.
התגובות של חצי תאים עבור סוללה זו מתבטאות להלן עם המשוואות הכימיות הבאות:
½ Fe ⇋ ½ Fe 2+ + e -
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
האנודה הופכת לאלקטרודה מברזל, שמשחררת אלקטרון שמאוחר יותר, לאחר שהוא עובר במעגל החיצוני, נכנס לקתודה; אלקטרודה עשויה מ- FeOOH, ומקטינה ל- Fe 2+ . המדיום האלקטרוליטי עבור סוללה זו מורכב ממלחים מסיסים של Fe 2+ .
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). הידרוקסיד ברזלי. מאגר PubChem. CID = 73964. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- ויקיפדיה. (2019). ברזל (III) תחמוצת הידרוקסיד. התאושש מ: en.wikipedia.org
- נ. פאל. (sf). גרגר גרעיני הידרוקסיד לחיסול ארסן ממי שתייה. . התאושש מ: archive.unu.edu
- ר.מ. קורנל ואו שוורטמן. (sf). תחמוצות הברזל: מבנה, תכונות, תגובות, התרחשויות ושימושים. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
- Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). ברנליט: הידרוקסיד ברזלי חדש עם מבנה פרובסקיט. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- גיאוכימיה סביבתית של פולימרים ברזיים בתמיסות ובמצב מים. התאושש מ: geoweb.princeton.edu
- Giessen, ואן דר, AA (1968). תכונות כימיות ופיזיקליות של ברזל (III) -יד-חמצן איינדהובן: Technische Hogeschool איינדהובן DOI: 10.6100 / IR23239
- פאנק F, Canclini C ו- Geisser P. (2007). אינטראקציות בין ברזל (III) הידרוקסיד פולימלטוז מורכב לתרופות / מחקרי מעבדה נפוצים אצל חולדות. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
- פריירה, די, ברוגברבר, SF, פאריה, נ, Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). ברזל ננו-חלקיקי (III) אוקסו-הידרוקסיד מספק ברזל בטוח הנספג היטב ומנוצל בבני אדם. ננו-רפואה: ננו-טכנולוגיה, ביולוגיה ורפואה, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano 2014.06.012
- גוטשה, ש 'ברלינג, ט. פלגנבורג, ג'יי פריסי, ומ' קניפר. (2019). הוכחת מושג של סוללת תחמוצת הידרוקסיד-ברזל (III) ברזל העובדת ב pH ניטרלי. מכון ג'יי אלקטרוכימיה. Sci., כרך 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37