Ossido di ferro

L'ossido di ferro è un composto chimico tra ferro e ossigeno

Cos'è l'ossido di ferro?

Lui ossido di ferro È uno qualsiasi dei composti formati tra ferro e ossigeno. Sono caratterizzati da essere ionici e cristallini e si trovano sparsi a causa dell'erosione dei loro minerali, componendo terreni, massa vegetale e persino l'interno degli organismi viventi.

È una delle famiglie di composti che predominano nella crosta terrestre. Fino ad oggi sono noti ossidi di ferro, molti dei quali sono di origine naturale e altri sintetizzati in condizioni di pressione estrema o temperatura.

Nell'immagine superiore viene mostrata una porzione di polvere di ossido ferrico. Il suo caratteristico colore rosso copre il ferro di diversi elementi architettonici in quella che è conosciuta come ruggine. Allo stesso modo, si osserva su pendii, montagne o terreni, mescolati con molti altri minerali, come la polvere gialla della goethita (α-feooh).

Gli ossidi di ferro più noti sono l'ematite (α-FE₂O₃) e Maghemita (ϒ-Faith₂O₃), entrambi i polimorfi di ossido ferrico; E non da ultimo, magnetite (fede₃O₄).

Le loro strutture polimorfiche e la sua grande area superficiale sono realizzate da materiali interessanti come Sorbentes o per la sintesi di nanoparticelle con ampie applicazioni.

Struttura degli ossidi di ferro

L'immagine superiore è una rappresentazione della struttura cristallina del brutto, uno degli ossidi di ferro in cui il ferro ha valenza +2. Le sfere rosse corrispondono agli anioni o^2-, Mentre il giallo alla fede cations²⁺.

Nota che ogni fede²⁺ è circondato da sei o^2-, Formare un'unità di coordinamento ottaedrico.

Pertanto, la struttura brutta può "sbriciolare" in unità brutte₆, Dove l'atomo centrale è fede²⁺. Nel caso di ossiidrossidi o idrossidi, l'unità ottaedrica è brutta₃(OH)₃.

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In alcune strutture, al posto dell'ottaedro, ci sono unità tetraedriche, brutte₄. Per questo motivo, gli ossidi di ferro sono generalmente rappresentati con otturati o tetraedri con centri di ferro.

Le strutture di ossidi di ferro dipendono dalle condizioni di pressione o di temperatura, dalla fede/o dal rapporto (cioè quanti ossigeno ci sono per ferro e viceversa) e Valencia del Hierro (+2, +3 e, molto raramente negli ossidi sintetici , +4).

In generale, gli anioni voluminosi o^2- Allineano i fogli di formazione i cui buchi ospitano cationi di fede²⁺ o fede³⁺. Pertanto, ci sono ossidi (come la magnetite) che hanno ferri con entrambe le valenze.

Polimorfismo

Gli ossidi di ferro hanno polimorfismo, cioè strutture diverse o disposizioni cristalline per lo stesso composto. Ossido ferrico, fede₂O₃, ha fino a quattro possibili polimorfi. L'ematite, α-Fe₂O₃, È il più stabile di tutti; seguito da Maghemita, ϒ-Fiath₂O₃, e per la fede sintetica₂O₃ e ε- fede₂O₃.

Tutti hanno i loro tipi di strutture e sistemi cristallini. Tuttavia, la proporzione 2: 3 rimane costante, quindi ci sono tre anioni o^2- per ogni due cationi fede³⁺.

La differenza sta nel modo in cui si trovano le brutte unità ottaedriche₆ nello spazio e come si uniscono.

Collegamenti strutturali

Brutta unità ottaedrica₆

Le brutte unità ottaedriche₆ può essere visualizzato con l'aiuto dell'immagine superiore. Negli angoli dell'ottaedro sono i o^2-, mentre è al centro la fede²⁺ o fede³⁺(Nel caso della fede₂O₃). Il modo in cui questi ottaedri sono disposti nello spazio rivela la struttura della ruggine.

Tuttavia, influenzano anche il modo in cui si sono collegati. Ad esempio, due Octaedri possono unirsi a due dei loro vertici, che è rappresentato con un ponte di ossigeno: Fe-O-Fe. Allo stesso modo, Octaedra può unirsi ai loro bordi (adiacenti tra loro). Sarebbe quindi rappresentato con due ponti di ossigeno: Fe- (O)₂-Fede.

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E infine, Octaedra può interagire attraverso i loro volti. Pertanto, la rappresentazione sarebbe ora con tre ponti di ossigeno: Fe- (O)₃-Fede. Il modo in cui gli ottaedri sono collegati, le distanze internucleari che fe -fe varieranno e, quindi, le proprietà fisiche dell'ossido.

Proprietà degli ossidi di ferro

Un ossido di ferro è un composto con proprietà magnetiche. Questi possono essere anti, ferro o ferrimagnetici e dipendono dalle valenze della fede e da come i cationi interagiscono in solido.

Perché le strutture solide sono molto varie, allo stesso modo le loro proprietà fisiche e chimiche.

Ad esempio, i polimorfi e gli idrati della fede₂O₃ Hanno valori diversi di punti di fusione (che vanno tra 1.200 e 1.600 ° C) e densità. Tuttavia, hanno poca solubilità dopo la fede³⁺, La stessa massa molecolare è di colori marroni e sono appena sciolti in soluzioni acide.

Nomenclatura di ossidi di ferro

Iupac imposta tre modi per nominare un ossido di ferro. I tre sono molto utili, sebbene per ossidi complessi (come la fede₇O₉) La sistematica governa gli altri per la sua semplicità.

Nomenclatura sistematica

I numeri di ossigeno e ferro vengono presi in considerazione, nominandoli con i prefissi di mono-mono-, di-, tri-, ecc. Secondo questa nomenclatura la fede₂O₃ è chiamato: Triossido ha datoferro. E per la fede₇O₉ Il suo nome sarebbe: non asside eptahierro.

Nomenclatura di stock

Questo considera la Valencia del Hierro. Se è la fede²⁺, L'ossido di ferro è scritto ... e la sua valenza con numero romano bloccato tra parentesi. Per fede₂O₃ Il suo nome è: Ossido di ferro (III).

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Nota quella fede³⁺ Può essere determinato da somme algebriche. SÌ^2- Ha due cariche negative e ce ne sono tre, aggiungi -6. Per neutralizzare questo -6 richiedono +6, ma ci sono due fede, in modo che debbano essere divisi per due, +6/2 = +3:

2x (valencia metallica) + 3 (-2) = 0

Semplicemente cancellando la valenza della fede nell'ossido. Ma se x non è un numero intero (come per quasi tutti gli ossidi rimanenti), allora c'è una miscela di fede²⁺ e fede³⁺.

Nomenclatura tradizionale

Il suffisso -ico è concesso al prefisso ferr- quando la fede ha Valencia +3 e -So quando la sua valencia è 2+. Quindi, fede₂O₃ è chiamato: ossido ferrico.

Usi di ossidi di ferro

Nanoparticelle

Gli ossidi di ferro hanno un'elevata energia di cristallizzazione, che consente di creare cristalli molto piccoli ma con una grande superficie.

Per questo motivo sono di grande interesse per i campi della nanotecnologia, dove progettano e sintetizzano nanoparticelle di ossido (NP) per scopi specifici:

• Come catalizzatori.
• Come serbatoio di droga o geni all'interno del corpo.
• Nella progettazione di superfici sensoriali per diversi tipi di biomolecole: proteine, zuccheri, grassi.
• Per archiviare i dati magnetici.

Pigmenti

Poiché alcuni ossidi sono molto stabili, servono a tingere i tessuti o dare colori vivaci alle superfici di qualsiasi materiale. Dai mosaici dei pavimenti: i dipinti rossi, gialli e arancioni (persino verdi) -, plastica, pelle alle opere di architettura.

Riferimenti

1. Fiduciari del Dartmouth College (18 marzo 2004). Stechiometria degli ossidi di ferro. Preso da: Dartmouth.Edu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 settembre 2016). Scoperta di Fe₇O₉: Un nuovo ossido di ferro con una struttura monoclinica complessa. Recuperato da: natura.com
3. M. Cornell, u. Schwertmann. Gli ossidi di ferro: struttura, proprietà, reazione, occorrenze e usi [PDF]. Wiley-VCH. Preso da: EPSC511.Wustl.Edu