Oxyde de fer

L'oxyde de fer est un composé chimique entre le fer et l'oxygène

Qu'est-ce que l'oxyde de fer?

Il oxyde de fer C'est l'un des composés formés entre le fer et l'oxygène. Ils se caractérisent par l'ionique et la cristalline, et ils sont dispersés à la suite de l'érosion de leurs minéraux, de la composition des sols, de la masse végétale et même de l'intérieur des organismes vivants.

C'est l'une des familles de composés qui prédominent dans la croûte terrestre. Les oxydes de fer sont connus à ce jour, la plupart d'entre eux étant d'origine naturelle et d'autres synthétisés dans des conditions de pression ou de température extrêmes.

Dans l'image supérieure, une partie de la poudre d'oxyde ferrique est représentée. Sa couleur rouge caractéristique couvre le fer de plusieurs éléments architecturaux dans ce qui est connu sous le nom de rouille. De même, il est observé sur les pentes, les montagnes ou les sols, mélangés à de nombreux autres minéraux, comme la poussière jaune de la Goethita (α-feooh).

Les oxydes de fer les plus connus sont l'hématite (α-FE₂SOIT₃) et Maghemita (ϒ-Faith₂SOIT₃), les deux polymorphes de l'oxyde ferrique; Et notamment, la magnétite (foi₃SOIT₄).

Leurs structures polymorphes et sa grande zone superficielle sont fabriquées par des matériaux intéressants tels que les sorbants, ou pour la synthèse de nanoparticules avec des applications larges.

Structure des oxydes de fer

L'image supérieure est une représentation de la structure cristalline du laid, l'un des oxydes de fer où le fer a de la valence +2. Les sphères rouges correspondent aux anions ou^2-, Tandis que les cations jaunes à foi²⁺.

Notez que chaque foi²⁺ est entouré de six ou^2-, formant une unité de coordination octaédrique.

Par conséquent, la structure laide peut "s'effondrer" en unités laides₆, Où l'atome central est la foi²⁺. Dans le cas d'oxihydroxydes ou d'hydroxydes, l'unité octaédrique est laide₃(OH)₃.

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Dans certaines structures, au lieu de l'octaèdre, il y a des unités tétraédriques, laides₄. Pour cette raison, les oxydes de fer sont généralement représentés avec des occlus ou des tétraèdres avec des centres de fer.

Les structures d'oxydes de fer dépendent des conditions de pression ou de température, de la foi / du rapport (c'est-à-dire du nombre d'oxygène pour le fer et vice versa), et Valencia del Hierro (+2, +3 et, très rarement dans les oxydes synthétiques , +4).

En général, les anions volumineux ou^2- Ils alignent la formation de feuilles dont les trous accueillent les cations de foi²⁺ ou la foi³⁺. Ainsi, il y a des oxydes (comme la magnétite) qui ont des fers avec les deux valences.

Polymorphisme

Les oxydes de fer ont un polymorphisme, c'est-à-dire différentes structures ou arrangements cristallins pour le même composé. Oxyde ferrique, foi₂SOIT₃, a jusqu'à quatre polymorphes possibles. L'hématite, α-Fe₂SOIT₃, C'est le plus stable de tous; suivi par Maghemita, ϒ-Faith₂SOIT₃, et pour la β- synthétique₂SOIT₃ et ε- foi₂SOIT₃.

Tous ont leurs propres types de structures et de systèmes cristallins. Cependant, la proportion 2: 3 reste constante, il y a donc trois anions ou^2- Pour tous les deux cations, la foi³⁺.

La différence réside dans la façon dont les unités octaédriques laides sont situées₆ dans l'espace et comment ils se réunissent.

Liens structurels

Unité octaédrique laide₆

Les unités octaédriques laides₆ peut être visualisé à l'aide de l'image supérieure. Dans les coins de l'Octaedro sont les ou^2-, tandis que dans son centre la foi²⁺ ou la foi³⁺(Dans le cas de la foi₂SOIT₃). La façon dont ces octaèdres sont disposés dans l'espace révèlent la structure de la rouille.

Cependant, ils influencent également la façon dont ils ont lié. Par exemple, deux octaèdres peuvent rejoindre deux de leurs sommets, qui sont représentés avec un pont d'oxygène: Fe-O-Fe. De même, les octaèdres peuvent rejoindre leurs bords (adjacents les uns aux autres). Il serait alors représenté avec deux ponts d'oxygène: Fe- (o)₂-Foi.

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Et enfin, les octaèdres peuvent interagir à travers leurs visages. Ainsi, la représentation serait désormais avec trois ponts d'oxygène: fe- (o)₃-Foi. La façon dont les octaèdres sont liés, les distances internucléaires Fe -Fe varierait et, par conséquent, les propriétés physiques de l'oxyde.

Propriétés des oxydes de fer

Un oxyde de fer est un composé aux propriétés magnétiques. Ceux-ci peuvent être anti, ferro ou ferrimagnétiques, et dépendre des valences de la foi et de la façon dont les cations interagissent en solide.

Parce que les structures solides sont très variées, de la même manière que leurs propriétés physiques et chimiques sont.

Par exemple, les polymorphes et les hydrates de la foi₂SOIT₃ Ils ont des valeurs différentes de points de fusion (qui varient entre 1.200 et 1.600 ° C) et densités. Cependant, ils ont peu de solubilité après la foi³⁺, La même masse moléculaire est de couleurs brunes et sont à peine dissoutes dans des solutions acides.

Nomenclature des oxydes de fer

IUPAC établit trois façons de nommer un oxyde de fer. Les trois sont très utiles, bien que pour les oxydes complexes (comme la foi₇SOIT₉) La systématique gouverne les autres pour sa simplicité.

Nomenclature systématique

Les nombres d'oxygène et de fer sont pris en considération, les nommant avec les préfixes de mono-mono-, di-, tri-, etc. Selon cette nomenclature, la foi₂SOIT₃ il s'appelle: Trioxyde a donnéfer. Et pour la foi₇SOIT₉ Son nom serait: non-axide heptahierro.

Nomenclature des stocks

Cela considère le Valencia del Hierro. Si c'est la foi²⁺, L'oxyde de fer est écrit ... et sa valence avec des numéros romains enfermés entre parenthèses. Pour la foi₂SOIT₃ Son nom est: Iron Oxyde (III).

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Notez que la foi³⁺ Il peut être déterminé par des sommes algébriques. Oui^2- Il a deux charges négatives, et il y en a trois, ajouter -6. Pour neutraliser cela -6, ils nécessitent +6, mais il y a deux foi, de sorte qu'ils doivent être divisés par deux, +6/2 = +3:

2x (Valencia en métal) + 3 (-2) = 0

Nettoyer simplement la valence de la foi dans l'oxyde. Mais si X n'est pas un entier (comme avec presque tous les oxydes restants), alors il y a un mélange de foi²⁺ et la foi³⁺.

Nomenclature traditionnelle

Le suffixe -ico est accordé au préfixe Ferr- lorsque la foi a Valence +3, et -So quand son Valence est 2+. Ainsi, la foi₂SOIT₃ est appelé: oxyde ferrique.

Utilisation des oxydes de fer

Nanoparticules

Les oxydes de fer ont une énergie de cristallisation élevée, ce qui permet de créer de très petits cristaux mais avec une grande surface.

Pour cette raison, ils sont d'un grand intérêt dans les domaines de la nanotechnologie, où ils conçoivent et synthétisent des nanoparticules d'oxyde (NP) à des fins spécifiques:

• Comme catalyseurs.
• En tant que réservoir de drogue ou gènes dans le corps.
• Dans la conception des surfaces sensorielles pour différents types de biomolécules: protéines, sucres, graisses.
• Pour stocker les données magnétiques.

Pigments

Parce que certains oxydes sont très stables, ils servent à teindre les textiles ou donnent des couleurs vives aux surfaces de tout matériau. Des mosaïques des sols - les peintures rouges, jaunes et oranges (même vertes) -, plastiques, cuir à l'architecture.

Les références

1. Trustees du Dartmouth College (18 mars 2004). Stoechiométrie des oxydes de fer. Tiré de: Dartmouth.Édu
2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 septembre 2016). Découverte de Fe₇SOIT₉: Un nouvel oxyde de fer avec une structure monoclinique complexe. Récupéré de: Nature.com
3. M. Cornell, u. Schwertmann. Les oxydes de fer: structure, propriétés, réaction, occurrences et utilisations [PDF]. Wiley-vch. Tiré de: EPSC511.Wustl.Édu