و هيدروكسيد الحديد (III) هو مركب غير العضوية التي الصيغة بشكل صارم الحديد (OH) 3 ، والتي نسبة الحديد 3+ وOH - هو 3: 1. ومع ذلك ، يمكن أن تكون كيمياء الحديد معقدة تمامًا ؛ لذا فإن هذه المادة الصلبة لا تتكون فقط من الأيونات المذكورة.
في الواقع ، يحتوي Fe (OH) 3 على الأنيون O 2- ؛ لذلك ، فهو أكسيد هيدروكسيد الحديد أحادي الماء: FeOOH · H 2 O. إذا تمت إضافة عدد ذرات هذا المركب الأخير ، فسيتم التحقق من أنه يتطابق مع عدد ذرات Fe (OH) 3. كلا الصيغتين صالحتين للإشارة إلى هيدروكسيد المعدن هذا.
هيدروكسيد الحديد (III) في بركة الضفادع. المصدر: كلينت بود (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
في التدريس أو مختبرات الكيمياء البحثية ، لوحظ Fe (OH) 3 على أنه راسب برتقالي-بني ؛ على غرار الرواسب في الصورة أعلاه. عندما يتم تسخين هذا الرمل الصدئ والجيلاتيني ، فإنه يطلق الماء الزائد ، ويتحول لونه البرتقالي المصفر (الصباغ الأصفر 42).
هذه الصبغة الصفراء 42 هي نفسها FeOOH · H 2 O بدون وجود ماء إضافي منسق مع Fe 3+. عندما يكون هذا جافًا ، يتحول إلى FeOOH ، والذي يمكن أن يوجد في شكل أشكال متعددة مختلفة (goethite ، akaganeite ، lepidocrocite ، feroxihita ، من بين أمور أخرى).
من ناحية أخرى ، يعرض البرنياليت بلورات خضراء بتكوين أساسي Fe (OH) 3 · nH 2 O ؛ المصدر المعدني لهذا الهيدروكسيد.
تركيب هيدروكسيد الحديد (III)
الهياكل البلورية لأكاسيد الحديد والهيدروكسيدات معقدة بعض الشيء. ولكن ، من وجهة نظر بسيطة ، يمكن اعتباره تكرارًا مرتبًا لوحدات الاوكتاهدرا FeO 6. وهكذا ، تتشابك هذه الثماني الأوجه من الحديد والأكسجين من خلال زواياها (Fe-O-Fe) ، أو وجوهها ، مما يؤدي إلى إنشاء جميع أنواع السلاسل البوليمرية.
إذا بدت هذه السلاسل مرتبة في الفضاء ، يقال أن المادة الصلبة بلورية ؛ وإلا فهو غير متبلور. هذا العامل ، جنبًا إلى جنب مع الطريقة التي يتم بها ربط المجسمات الثماني ، يحددان استقرار طاقة البلور ، وبالتالي ألوانه.
على سبيل المثال ، بلورات البرنااليت معينية الشكل ، Fe (OH) 3 · nH 2 O ، لها لون أخضر بسبب حقيقة أن FeO 6 ثماني السطوح تلتصق فقط من خلال زواياها ؛ على عكس هيدروكسيدات الحديد الأخرى ، والتي تظهر حمراء أو صفراء أو بنية اللون ، حسب درجة الماء.
وتجدر الإشارة إلى أن أكسجين FeO 6 يأتي إما من OH - أو O 2- ؛ الوصف الدقيق يتوافق مع نتائج التحليل البلوري. على الرغم من عدم تناولها على هذا النحو ، فإن طبيعة رابطة Fe-O هي أيونية ذات طابع تساهمي معين ؛ والتي تصبح أكثر تساهمية بالنسبة للمعادن الانتقالية الأخرى ، كما هو الحال مع الفضة.
الخصائص
على الرغم من أن Fe (OH) 3 مادة صلبة يمكن التعرف عليها بسهولة عند إضافة أملاح الحديد إلى وسط قلوي ، إلا أن خصائصها ليست واضحة تمامًا.
ومع ذلك ، فمن المعروف أنه مسؤول عن تعديل الخصائص الحسية (الذوق واللون ، خاصة) لمياه الشرب ؛ وهو غير قابل للذوبان في الماء (K sp = 2.79 · 10 -39) ؛ وكذلك أن كتلته المولية وكثافته هي 106.867 جم / مول و 4.25 جم / مل.
لا يمكن أن يكون لهذا الهيدروكسيد (مثل مشتقاته) نقطة انصهار أو غليان محددة لأنه عند تسخينه يطلق بخار الماء ، وبالتالي تحويله إلى شكله اللامائي FeOOH (مع كل أشكاله المتعددة). لذلك ، إذا استمر التسخين ، فسوف تذوب FeOOH وليس FeOOH · H 2 O.
لدراسة خصائصها بشكل أكثر شمولاً ، سيكون من الضروري إخضاع الصبغة الصفراء 42 لدراسات عديدة ؛ ولكن من المحتمل أن يتغير لونه أثناء العملية إلى اللون الأحمر ، مما يدل على تكوين FeOOH ؛ أو على العكس من ذلك ، يذوب في المركب المائي Fe (OH) 6 3+ (وسط حمضي) ، أو في الأنيون Fe (OH) 4 - (وسط أساسي جدًا).
التطبيقات
ماص
في القسم السابق ، ذكر أن Fe (OH) 3 غير قابل للذوبان في الماء ، ويمكن أن يترسب عند درجة حموضة قريبة من 4.5 (إذا لم يكن هناك أنواع كيميائية متداخلة). عن طريق الترسيب ، يمكن أن تحمل (التعجيل المشترك) بعض الشوائب من البيئة التي تضر بالصحة ؛ على سبيل المثال ، أملاح الكروم أو الزرنيخ (Cr 3+ و Cr 6+ و As 3+ و As 5+).
بعد ذلك ، يسمح هذا الهيدروكسيد بسد هذه المعادن وغيرها من المعادن الثقيلة ، حيث يعمل كممتص.
لا تتكون هذه التقنية كثيرًا من ترسيب Fe (OH) 3 (قلونة الوسط) ، ولكن بدلاً من ذلك يتم إضافته مباشرةً إلى المياه أو التربة الملوثة ، باستخدام مساحيق أو حبوب يتم شراؤها تجاريًا.
الاستخدامات العلاجية
الحديد عنصر أساسي لجسم الإنسان. يعد فقر الدم من أبرز الأمراض بسبب نقصه. لهذا السبب ، دائمًا ما تكون مسألة البحث هي ابتكار بدائل مختلفة لدمج هذا المعدن في نظامنا الغذائي حتى لا تتولد التأثيرات الجانبية.
يعتمد أحد المكملات التي تعتمد على Fe (OH) 3 على مركب مع polymaltose (حديد polymaltose) ، والذي يحتوي على درجة أقل من التفاعل مع الطعام مقارنة FeSO 4 ؛ أي أن المزيد من الحديد متوفر بيولوجيًا في الجسم ولا يتم تنسيقه مع المصفوفات أو المواد الصلبة الأخرى.
يتكون المكمل الآخر من جزيئات نانوية من Fe (OH) 3 معلقة في وسط يتكون أساسًا من دهون وطرطرات (وأملاح عضوية أخرى). تبين أن هذا الأمر أقل سمية من FeSO 4 ، بالإضافة إلى زيادة الهيموغلوبين، فإنه لا تتراكم في الغشاء المخاطي في الأمعاء، وأنه يشجع نمو الميكروبات النافعة.
صبغة
يستخدم Pigment Yellow 42 في الدهانات ومستحضرات التجميل ، وعلى هذا النحو لا يشكل مخاطر صحية محتملة ؛ ما لم يتم تناولها عن طريق الصدفة.
بطارية حديد
على الرغم من عدم استخدام Fe (OH) 3 رسميًا في هذا التطبيق ، إلا أنه يمكن أن يكون بمثابة مادة أولية لـ FeOOH ؛ مركب يتم من خلاله تصنيع أحد الأقطاب الكهربائية لبطارية حديدية بسيطة ورخيصة ، والتي تعمل أيضًا عند درجة حموضة محايدة.
يتم التعبير عن تفاعلات نصف الخلية لهذه البطارية أدناه بالمعادلات الكيميائية التالية:
½ Fe ⇋ ½ Fe 2+ + e -
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
يصبح القطب الموجب قطبًا كهربائيًا حديديًا يطلق إلكترونًا يدخل بعد ذلك في القطب السالب بعد المرور عبر الدائرة الخارجية ؛ قطب كهربائي مصنوع من FeOOH ، ويختزل إلى Fe 2+. يتكون الوسط الإلكتروليتي لهذه البطارية من أملاح Fe 2+ القابلة للذوبان.
المراجع
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
- المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). هيدروكسيد الحديديك. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 73964. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- ويكيبيديا. (2019). هيدروكسيد أكسيد الحديد (III). تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- إن. بال. (سادس). هيدروكسيد الحديديك الحبيبي للتخلص من الزرنيخ من مياه الشرب.. تم الاسترجاع من: archive.unu.edu
- آر إم كورنيل و يو شويرتمان. (سادس). أكاسيد الحديد: التركيب والخصائص والتفاعلات والحوادث والاستخدامات..
- بيرش ، ود ، برينج ، إيه ، ريلر ، إيه وآخرون. Naturwissenschaften. (1992). بيرناليت: هيدروكسيد حديديك جديد بهيكل بيروفسكايت. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- الكيمياء الجيولوجية البيئية لبوليمرات الحديد في المحاليل والرواسب المائية. تم الاسترجاع من: geoweb.princeton.edu
- جيسين ، فان دير ، أأ (1968). الخصائص الكيميائية والفيزيائية للحديد (III) - هيدرات أكسيد أيندهوفن: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
- Funk F و Canclini C و Geisser P. (2007). التفاعلات بين مركب بوليمالتوز الحديد (III) - هيدروكسيد والأدوية / الدراسات المختبرية شائعة الاستخدام في الفئران. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
- Pereira، DI، Bruggraber، SF، Faria، N.، Poots، LK، Tagmount، MA، Aslam، MF، Powell، JJ (2014). يوفر أكسيد هيدروكسيد الحديد النانوي (III) الحديد الآمن الذي يتم امتصاصه واستخدامه جيدًا في البشر. طب النانو: تكنولوجيا النانو ، وعلم الأحياء ، والطب ، 10 (8) ، 1877-1886. دوى: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
- جوتش ، إس بيرلينج ، تي بلاغينبورغ ، جيه باريزي ، إم كنيبر. (2019). إثبات مفهوم بطارية هيدروكسيد أكسيد الحديد (III) التي تعمل عند درجة الحموضة المحايدة. Int. J. Electrochem. العلوم ، المجلد 14 ، 2019 1579. دوى: 10.20964 / 2019.02.37