VAS (III) HIDROXID: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A vas-hidroxid (III) egy olyan szervetlen vegyület, melynek képlete szigorúan Fe (OH) ₃, amelyben az aránya a Fe ³⁺ és OH ^- 3: 1. A vas kémiája azonban nagyon megváltozott; tehát ez a szilárd anyag nem csak az említett ionokból áll.

Tény, Fe (OH) ₃ tartalmazza az anion O ^2-; Ezért, ez egy monohidratált vas-hidroxid-oxid: FeOOH · H ₂ O. Ha az atomok számát erre az utolsó vegyületet adunk, akkor ellenőrizni kell, hogy ez egybeesik a Fe (OH) ₃. Mindkét képlet érvényes erre a fém-hidroxidra.

Vas (III) hidroxid egy béka tavacskában. Forrás: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

A kémiai laboratóriumok oktatásában vagy kutatásában a Fe (OH) ₃ narancsbarna csapadék formájában figyelhető meg; hasonló az üledékhez a fenti képen. A rozsdás és zselés homok felmelegedésekor felesleges víz szabadul fel, narancssárgás színévé válva (sárga pigment 42).

Ez a sárga pigment 42 ugyanaz FeOOH · H ₂ O nélkül további víz jelenlétében hangolni Fe ³⁺. Amikor ez kiszáradt, FeOOH-vá alakul át, amely különböző polimorf formákban létezhet (többek között goetit, akaganeit, lepidokrocit, feroxihita).

Az ásványi bernalite, másrészt, mutat zöld kristályok egy bázissal összetételű Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; ennek a hidroxidnak ásványtani forrása.

A vas (III) hidroxid szerkezete

A vas-oxidok és -hidroxidok kristályszerkezete kissé bonyolult. De egyszerű szempontból a FeO ₆ oktaéderes egységek rendezett ismétléseinek tekinthető. Így ezek a vas-oxigén-oktaéderek a sarkokban (Fe-O-Fe) vagy az arcukon keresztül összefonódnak, és mindenféle polimer láncot képeznek.

Ha az ilyen láncok térben rendezettnek tűnnek, akkor a szilárd anyagot kristályosnak tekintik; egyébként amorf. Ez a tényező, valamint az oktaéderek összekapcsolásának módja határozza meg a kristály energiastabilitását és ennélfogva a színeit.

Például a bernalit ortorombás kristályai, a Fe (OH) ₃ · nH ₂ O zöldes színűek, mivel a FeO _6- oktaéderek csak a sarkokon kötődnek; más vashidroxidokkal ellentétben, amelyek vöröses, sárga vagy barna színűek, a hidratáció mértékétől függően.

Meg kell jegyezni, hogy az oxigének FeO ₆ származhat akár OH ^- vagy O ^2-; a pontos leírás megfelel a kristálytani elemzés eredményeinek. Bár a Fe-O-kötés jellege önmagában nem ionos, bizonyos kovalens karakterrel bír; amely más átmeneti fémek esetében még kovalensebbé válik, mint az ezüst.

Tulajdonságok

Noha a Fe (OH) ₃ szilárd anyag, amely könnyen felismerhető, ha vassókat adnak lúgos közeghez, tulajdonságai nem teljesen egyértelműek.

Ismert azonban, hogy felelős az ivóvíz érzékszervi tulajdonságainak (főleg az íz és a szín) módosításáért; amely vízben nagyon oldhatatlan (K _sp = 2,79 · ^10–39); továbbá, hogy moláris tömege és sűrűsége 106,867 g / mol és 4,25 g / ml.

Ennek a hidroxidnak (mint a származékainak) nem lehet meghatározott olvadáspontja vagy forráspontja, mivel hevítéskor vízgőzöket szabadít fel, így vízmentes FeOOH formává alakulva (az összes polimorfjával együtt). Ezért ha a fűtés folytatódik, a FeOOH megolvad, és nem a FeOOH · H ₂ O.

A tulajdonságainak alaposabb tanulmányozása érdekében a sárga pigment 42-et számos vizsgálatnak kell alávetni; de több mint valószínű, hogy a folyamat színe vörösesre változik, jelezve a FeOOH képződését; vagy ellenkezőleg, ez oldódik a komplex vizes Fe (OH) ₆ ³⁺ (savas közeg), vagy az anion Fe (OH) ₄ ^- (nagyon lúgos közegben).

Alkalmazások

nedvszívó

Az előző szakaszban megemlítették, hogy a Fe (OH) ₃ vízben nagyon oldhatatlan, és akár 4,5-es pH-n is kicsapódhat (ha nincs közbeiktató vegyi anyag). Kicsapással elviselheti (együtt kicsapódhat) az egészségre káros szennyeződéseket a környezetből; például a króm vagy az arzén sói (Cr ³⁺, Cr ⁶⁺ és As ³⁺, As ⁵⁺).

Ezután ez a hidroxid lehetővé teszi ezeknek a fémeknek és más nehezebb fémeknek az elzárását, abszorbensként hatva.

A módszer nem annyira a Fe (OH) ₃ kicsapását (a közeg lúgosítását) jelenti, hanem ehelyett közvetlenül a szennyezett vízhez vagy a talajhoz adják hozzá, a kereskedelemben beszerezhető porok vagy szemcsék felhasználásával.

Terápiás felhasználások

A vas elengedhetetlen elem az emberi test számára. Az anaemia hiánya miatt az egyik legjelentősebb betegség. Ezért mindig kutatás kérdése, hogy különféle alternatívákat dolgozzon ki - amellyel ezt a fémet beillesztheti étrendjébe, hogy ne járjon mellékhatásokkal.

Az egyik kiegészítések alapján Fe (OH) ₃ alapul alkotott komplexét polimaltóz (polimaltóz vas), amelynek alacsonyabb mértékű kölcsönhatás élelmiszer, mint FeSO ₄; azaz több vas biológiailag rendelkezésre áll a test számára, és nincs összehangolva más mátrixokkal vagy szilárd anyagokkal.

A másik kiegészítés a Fe (OH) ₃ nanorészecskéiből áll, olyan közegben szuszpendálva, amely főleg adipátumokból és tartarátokból (és más szerves sókból) áll. Ez kevésbé mérgezőnek bizonyult, mint a FeSO ₄, a hemoglobinszint növekedése mellett nem felhalmozódik a bél nyálkahártyájában, és elősegíti a jótékony mikrobák szaporodását.

Pigment

A Pigment Yellow 42 festékekben és kozmetikumokban használatos, és mint ilyen, nem jelent potenciális egészségügyi kockázatot; kivéve, ha véletlenül lenyelik.

Vas akkumulátor

Noha a Fe (OH) ₃ formálisan nem alkalmazható ebben az alkalmazásban, kiindulási anyagként szolgálhat a FeOOH számára; vegyület, amellyel előállítják az olcsó és egyszerű vas elem elemét, amely szintén semleges pH-n működik.

Az akkumulátor félcellás reakcióit az alábbiakban adjuk meg, a következő kémiai egyenletekkel:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

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

Az anód vaselektródmá válik, amely egy elektront szabadít fel, amely később, a külső áramkörön történő áthaladás után, belép a katódba; FeOOH-ból készült elektród, amely Fe ²⁺ -ra redukálódik. Az akkumulátor elektrolitikus közege Fe ²⁺ oldódó sóiból áll.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Vas-hidroxid. PubChem adatbázis. CID = 73964. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Vas (III) -oxid-hidroxid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (Sf). Granulált vas-hidroxid az arzén ivóvíz eltávolítására.. Helyreállítva: archive.unu.edu
5. RM Cornell és U. Schwertmann. (Sf). A vas-oxidok: szerkezet, tulajdonságok, reakciók, előfordulások és felhasználások..
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. és mtsai. Naturwissenschaften. (1992). Bernalit: új perovskite szerkezetű vas-hidroxid. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Vas (III) polimerek környezeti geokémia vizes oldatokban és csapadékaiban. Helyreállítva: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). A vas (III) -oxid-hidrát kémiai és fizikai tulajdonságai Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C és Geisser P. (2007). A vas (III) -hidroxid polimaltóz komplex és a közismert gyógyszerek / laboratóriumi vizsgálatok közötti kölcsönhatások patkányokon. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). A nanorészecskés vas (III) -oxi-hidroxid biztonságos vasat szolgáltat, amelyet az emberek jól felszívnak és felhasználnak. Nanomedicina: nanotechnológia, biológia és orvostudomány, 10 (8), 1877–1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi és M. Knipper. (2019). A vas-vas (III) -oxid-hidroxid-akkumulátor fogalmának igazolása semleges pH-értéken. Int. J. Electrochem. Sci., 15. kötet, 2019., 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37