Structure d'oxyde de fer (III), nomenclature, propriétés, utilisations

Il oxyde de fer (III) L'oxyde ferrique U est un solide inorganique formé par la réaction du fer (foi) et de l'oxygène (ou₂), dans lequel un état d'oxydation du fer de +3 est obtenu. Sa formule chimique est la foi₂SOIT₃.

Dans la nature, il se présente principalement sous la forme du minéral d'hématite, qui doit son nom à la couleur rouge de ses rayures. L'hématite est le principal minerai de fer à usage industriel.

Poussière d'oxyde ferrique ou oxyde de fer (III). W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)] Source: Wikipedia Commons

La couleur et l'apparence de la foi₂SOIT₃ dépendre de la taille et de la forme de leurs particules, ainsi que de l'identité et de la quantité d'impuretés et d'eau présents. Les pigments jaunes, orange et rouges sont connus. N'a pas de brillance métallique.

Ne conduit pas d'électricité, mais mélangé à d'autres oxydes, il permet de fabriquer du verre semi-conducteur. La forme cristalline alpha est antiferromagnétique et le gamma est ferromagnétique.

Il est utilisé comme un pigment rouge dans les peintures, le caoutchouc, la céramique et le papier. Également dans des revêtements protecteurs pour l'acier et autres métaux. Sa polyvalence est due à sa capacité de teinture et à sa puissance de revêtement, sa résistance à la lumière ultraviolette et aux alcalis.

Il est utilisé dans la préparation de granrages fins ou de pierres de plusieurs oxydes métalliques. Il est utilisé pour polir le verre, le diamant et les métaux précieux (degré de bijoux). Il est également utilisé comme catalyseur dans diverses réactions. Il a été utilisé pour le traitement des eaux usées.

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Structure

Alpha

La forme cristalline α -FE₂SOIT₃ a la structure du Corindon (minéral d'Al₂SOIT₃), où les ions oxyde (ou^-2) Ils forment des couches emballées hexagonales, avec des ions de foi⁺³ occupant les deux tiers des sites octaédriques.

En d'autres termes, chaque foi⁺³ Il est entouré octaédriquement de 6 ions ou^-2. Sa couleur change en augmentant la taille des particules du rouge clair au violet foncé.

Gamma

Le γ -Fe₂SOIT₃ Il présente une structure de type spinelle avec un arrangement emballé cubique d'ions oxyde, avec des ions de foi⁺³ distribué au hasard entre les interstices octaédriques et tétraédriques. Cette variété cristalline lorsqu'elle est chauffée dans l'air à plus de 400 ºC change dans la structure alpha. Présente une couleur brune.

Beta et Epsilon:

Ce sont de rares formes cristallines de cet oxyde. Le β -Fe₂SOIT₃ cristalliser dans un système rhomboédrique. Cette structure est métastable et lorsqu'elle est chauffée au-dessus d'environ 500 ºC modifie la variété alpha.

Il peut vous servir: règle Sind ou principe de multiplicité maxium

Le ε -Fe₂SOIT₃ cristalliser d'une manière ortorrombique. Il est également métastable et à des températures entre 230 et 500 ºC passe à la structure alpha.

Nomenclature

Hématite: minéral naturel₂SOIT₃ qui cristallise sous la forme alpha. Il est également connu sous le nom de spéculaire ou d'oligiste.

Minéral d'hématite. Jyothis à ML.wikipedia [cc by-sa 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]] Source: Wikipedia Commons

Maghemita ou hématite magnétique: Forme de foi gamma₂SOIT₃, Peu abondant de nature.

Minéral maghemita. Ra'ike [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)] Source: Wikipedia Commons

Oxyde ferrique: Foi₂SOIT_3.

Oxydes de fer naturel (III): Ils se trouvent dans la nature. Ils ont été utilisés depuis les temps préhistoriques, par exemple dans les peintures des grottes d'Altamira.

Oxydes de fer synthétiques (III): Ils se préparent synthétiquement, obtenant une composition qui correspond à celle des minéraux naturels. Ils sont préférés aux indigènes pour leur nuance pure ou leur ton, les propriétés cohérentes et la capacité de teinture.

Propriétés

État physique

Solide, dont la coloration peut être rouge vif, brun rougeâtre et violet foncé selon la structure cristalline et la taille des particules.

Poids moléculaire

159,69 g / mol.

Point de fusion

1566 ºC.

Densité

5,24 g / cm³

Solubilité

L'acide chlorhydrique insoluble et soluble (HCl) et l'acide sulfurique (H₂Swin₄).

Autres propriétés

- Les oxydes de fer (III) sont caractérisés par leur intensité de faible couleur, leur excellente résistance à la lumière ultraviolette, sa teinture et sa excellente capacité de puissance de revêtement.

- Ils sont non toxiques, ne s'estompent pas et sont économiques.

- Ils sont résistants aux alcalis. Ils ne réagissent pas avec des acides faibles ou des bases faibles. S'ils ne sont pas contaminés par le manganèse (MN), ils ne réagissent pas avec les solvants organiques.

- La forme alpha est paramagnétique (elle est attirée par les aimants, mais il ne devient pas un matériau magnétisé en permanence) ou antiferromagnétique. C'est un isolant électrique.

- La forme gamma est ferromagnétique. Cela signifie qu'en subissant un champ magnétique, l'ordre des dipôles magnétiques du matériau se produit, qui reste longtemps après l'élimination du champ magnétique.

Applications

Dans l'industrie de la construction

Les pigments d'oxyde de fer (III) sont largement utilisés pour la coloration du ciment et d'autres matériaux de construction: tuiles en béton, briques de pavage, ciment fibreux, bitume ou mortier, entre autres.

Peut vous servir: réactif Grignard: préparation, applications, exemples Briques de pavage colorées avec de l'oxyde ferrique. Thorporre [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)] Source: Wikipedia Commons

Cette utilisation est basée sur le fait qu'ils n'affectent pas le temps de réglage, la force de compression, ni la résistance à la traction du ciment ou d'autres matériaux.

Ils peuvent être incorporés dans de nombreux liants en raison de leur nuance de couleur pure, de leur bonne puissance de revêtement, de leur bonne résistance à l'abrasion et de leur faible tendance aux sédiments.

Dans les peintures et les revêtements

En raison de sa résistance à l'acide et à la base, ils sont utilisés comme pigments de peinture et de varnis. Sa résistance à des températures élevées les rend bons dans les émaux.

Les pigments à base d'hématite synthétique sont utilisés dans les couches de protection contre la corrosion, en particulier les marins. Sa structure cristalline retarde la pénétration d'humidité et les substances corrosives présentes dans le salpêtre.

Bien protéger dans les revêtements intérieurs, les pièces extérieures et métalliques. Dans l'entretien et la repeinture des ponts, son utilisation entraîne une protection contre l'humidité, la rosée ou le brouillard dense et le séchage facile à basse température environnementale.

Il est également utilisé sur le papier pour couvrir les murs.

Dans l'industrie du plastique et du caoutchouc

Les oxydes de fer (III) sont utilisés pour colorer les plastiques et le caoutchouc. Dans cette application, les oxydes de fer synthétique (III) sont préférés. Bien que les oxydes de fer naturel (III) soient moins chers, leur utilisation a diminué contre synthétique.

En verre et bijoux

Ils sont également utilisés dans le polissage en verre, les métaux précieux, les diamants et les pierres précieuses.

Ils servent également de colorants dans la fabrication de verre.

Dans le matériel d'enregistrement magnétique

La forme gamma a été utilisée comme matériau magnétique dans la production de supports d'enregistrement magnétique, par exemple, dans des systèmes de stockage d'informations tels que les cassettes audio et vidéo, dans les études de diffusion, la disquette.

Dans cette application, la taille des particules est extrêmement importante pour assurer de bonnes propriétés magnétiques. Le niveau de bruit dans les bandes magnétiques diminue en diminuant la taille des particules.

Il est également important sa résistance à la friction, comme la disquette.

Il peut vous servir: phosphate de magnésium (Mg3 (PO4) 2)

Des composés polymères magnétiques avec des nanoparticules γ-Fe ont été préparés₂SOIT₃, pour les utiliser sur des dispositifs d'interférence électromagnétiques et l'absorption des micro-ondes.

Dans l'industrie pharmaceutique et cosmétique

Les pigments synthétiques à base de fer qui se sont produits à partir de matériaux de départ purs sont considérés comme non toxiques.

Pour cette raison, ils peuvent être utilisés comme colorants de produits alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.

Sur les réactions chimiques

Les oxydes de fer (III) sont utilisés comme catalyseurs ou base de catalyseurs dans divers processus chimiques.

Avec l'acétate de cellulose, ils ont été testés comme support des nanoparticules métalliques pour les utiliser comme catalyseurs dans la dégradation des composés organiques toxiques qui polluent les eaux usées.

En raison de leur capacité à absorber la lumière du spectre visible, ils ont été proposés pour la photocatalyse dans la photodégradation de la pollution organique.

En réduisant le réchauffement climatique

L'hématite a été étudiée comme sorbant dans les réactions de capture de dioxyde de carbone (CO₂). Il est étudié si cela servirait à résoudre le problème des effets du réchauffement climatique produit par la forte concentration de CO₂ dans l'atmosphère.

Autres utilisations

- Pour sa capacité adsorbante, la foi₂SOIT₃ Il est utilisé dans la fabrication de capteurs de fluor ou d'autres gaz et de détecteurs d'humidité.

- Mélangé avec d'autres oxydes est utilisé dans l'élaboration des cristaux semi-conducteurs.

- Il a été utilisé comme propriétés électrochimiques inappropriées dans les batteries de lithium rechargeables.

Les références

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