EIN Eisenoxid Es ist eine der Verbindungen, die zwischen Eisen und Sauerstoff gebildet werden. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie ionisch und kristallin sind und infolge der Erosion ihrer Mineralien verstreut liegen und die Böden, die Pflanzenmasse und sogar das Innere lebender Organismen bilden..
Es ist dann eine der Familien von Verbindungen, die in der Erdkruste vorherrschen. Was genau sind sie? Bisher sind 16 Eisenoxide bekannt, von denen die meisten natürlichen Ursprungs sind und andere unter extremen Druck- oder Temperaturbedingungen synthetisiert wurden..
Ein Teil des pulverisierten Eisenoxids ist in der obigen Abbildung dargestellt. Seine charakteristische rote Farbe bedeckt das Eisen verschiedener architektonischer Elemente in sogenanntem Rost. Ebenso wird es an Hängen, Bergen oder Böden beobachtet, gemischt mit vielen anderen Mineralien, wie dem gelben Pulver von Goethit (α-FeOOH)..
Die bekanntesten Eisenoxide sind Hämatit (α-FezweiODER3) und Maghemit (ϒ- FezweiODER3), beide Polymorphe von Eisenoxid; und nicht zuletzt Magnetit (Fe3ODER4). Ihre polymorphen Strukturen und ihre große Oberfläche machen sie zu interessanten Materialien als Sorptionsmittel oder zur Synthese von Nanopartikeln mit breiten Anwendungen..
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Das obere Bild ist eine Darstellung der Kristallstruktur von FeO, einem der Eisenoxide, bei denen Eisen eine Wertigkeit von +2 hat. Die roten Kugeln entsprechen den Anionen O.zwei-, während die gelben zu den Fe-Kationenzwei+. Beachten Sie auch, dass jeder Glaubezwei+ ist von sechs O's umgebenzwei-, Bildung einer oktaedrischen Koordinationseinheit.
Daher kann die Struktur von FeO in Einheiten von FeO "zerbröckelt" werden.6, wo das Zentralatom Fe istzwei+. Im Fall von Oxyhydroxiden oder Hydroxiden ist die oktaedrische Einheit FeO3(OH)3.
In einigen Strukturen gibt es anstelle des Oktaeders tetraedrische Einheiten, FeO4. Aus diesem Grund werden die Strukturen von Eisenoxiden üblicherweise mit Oktaedern oder Tetraedern mit Eisenzentren dargestellt..
Die Strukturen von Eisenoxiden hängen von den Druck- oder Temperaturbedingungen, vom Fe / O-Verhältnis (dh wie viele Sauerstoffatome pro Eisen und umgekehrt vorhanden sind) und von der Wertigkeit von Eisen (+2, +3 und,) ab. sehr selten in synthetischen Oxiden, +4).
Im Allgemeinen sind die sperrigen Anionen O.zwei- sind ausgerichtet und bilden Bleche, deren Löcher die Fe-Kationen beherbergenzwei+ o Glaube3+. Somit gibt es Oxide (wie Magnetit), die Eisen mit beiden Valenzen haben.
Eisenoxide weisen einen Polymorphismus auf, dh unterschiedliche Strukturen oder Kristallanordnungen für dieselbe Verbindung. Eisenoxid, FezweiODER3, hat bis zu vier mögliche Polymorphe. Hämatit, α-FezweiODER3, es ist das stabilste von allen; gefolgt vom Maghemit ϒ- GlaubezweiODER3, und durch das synthetische β-FezweiODER3 und & epsi; -FezweiODER3.
Sie alle haben ihre eigenen Arten von Kristallstrukturen und -systemen. Das Verhältnis 2: 3 bleibt jedoch konstant, so dass drei Anionen O vorhanden sindzwei- für jeweils zwei Fe-Kationen3+. Der Unterschied liegt in der Anordnung der oktaedrischen FeO-Einheiten.6 im Weltraum und wie kommst du zusammen?.
Oktaedrische Einheiten FeO6 kann mit dem obigen Bild angezeigt werden. An den Ecken des Oktaeders befindet sich das O.zwei-, während in seiner Mitte der Glaubezwei+ o Glaube3+(im Fall von FezweiODER3). Die Art und Weise, wie diese Oktaeder im Raum angeordnet sind, zeigt die Struktur des Oxids.
Sie beeinflussen jedoch auch, wie sie miteinander verbunden sind. Zum Beispiel können zwei Oktaeder verbunden werden, indem zwei ihrer Eckpunkte berührt werden, was durch eine Sauerstoffbrücke dargestellt wird: Fe-O-Fe. In ähnlicher Weise können sich Oktaeder durch ihre Kanten (nebeneinander) verbinden. Es würde dann mit zwei Sauerstoffbrücken dargestellt: Fe- (O)zwei-Vertrauen.
Und schließlich können Oktaeder durch ihre Gesichter interagieren. Somit würde die Darstellung nun mit drei Sauerstoffbrücken erfolgen: Fe- (O)3-Fe. Die Art und Weise, in der die Oktaeder verbunden sind, würde die Kernabstände Fe-Fe und daher die physikalischen Eigenschaften des Oxids variieren.
Ein Eisenoxid ist eine Verbindung mit magnetischen Eigenschaften. Diese können anti-, ferro- oder ferrimagnetisch sein und hängen von den Valenzen von Fe und der Wechselwirkung der Kationen im Feststoff ab..
Da die Strukturen von Festkörpern sehr unterschiedlich sind, sind auch ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sehr unterschiedlich.
Zum Beispiel die Polymorphe und Hydrate von FezweiODER3 Sie haben unterschiedliche Werte für Schmelzpunkte (zwischen 1200 und 1600 ° C) und Dichten. Gemeinsam ist ihnen jedoch die geringe Löslichkeit aufgrund von Fe3+, die gleiche Molekülmasse, sind braun gefärbt und lösen sich sparsam in sauren Lösungen.
Die IUPAC legt drei Möglichkeiten fest, um ein Eisenoxid zu benennen. Alle drei sind sehr nützlich, obwohl für komplexe Oxide (wie Fe7ODER9) die systematischen Regeln über die anderen durch ihre Einfachheit.
Die Anzahl von Sauerstoff und Eisen wird berücksichtigt und mit den griechischen Nummerierungspräfixen mono-, di-, tri- usw. benannt. Nach dieser Nomenklatur ist das FezweiODER3 benannt: triOxid von gegebenEisen. Und für den Glauben7ODER9 sein Name wäre: Nicht-Hepta-Eisenoxid.
Dies berücksichtigt die Wertigkeit von Eisen. Wenn es um Glauben gehtzwei+, Eisenoxid ist geschrieben ... und seine Wertigkeit mit römischen Ziffern in Klammern. Für den GlaubenzweiODER3 sein Name ist: Eisen (III) oxid.
Beachten Sie, dass die Fe3+ kann durch algebraische Summen bestimmt werden. Wenn der O.zwei- Es hat zwei negative Ladungen, und es gibt drei, sie summieren sich zu -6. Um diese -6 zu neutralisieren, ist +6 erforderlich, aber es gibt zwei Fe, daher müssen sie durch zwei geteilt werden, + 6/2 = +3:
2X (Metallvalenz) + 3 (-2) = 0
Durch einfaches Auflösen nach X wird die Wertigkeit von Fe im Oxid erhalten. Wenn X jedoch keine ganze Zahl ist (wie dies bei fast allen verbleibenden Oxiden der Fall ist), liegt eine Mischung aus Fe vorzwei+ und Glaube3+.
Das Suffix -ico wird dem Präfix ferr- gegeben, wenn Fe eine Wertigkeit von +3 hat, und -oso, wenn seine Wertigkeit 2+ beträgt. Somit ist das FezweiODER3 es heißt: Eisenoxid.
Eisenoxide haben eine hohe Kristallisationsenergie gemeinsam, wodurch sehr kleine Kristalle mit großer Oberfläche erzeugt werden können..
Aus diesem Grund sind sie auf dem Gebiet der Nanotechnologie von großem Interesse, wo sie Oxidnanopartikel (NPs) für bestimmte Zwecke entwerfen und synthetisieren:
-Als Katalysatoren.
-Als Reservoir von Medikamenten oder Genen im Körper
-Bei der Gestaltung sensorischer Oberflächen für verschiedene Arten von Biomolekülen: Proteine, Zucker, Fette
-Magnetische Daten speichern
Da einige Oxide sehr stabil sind, können sie verwendet werden, um Textilien zu färben oder den Oberflächen jedes Materials helle Farben zu verleihen. Von den Mosaiken auf den Böden; rote, gelbe und orange (sogar grüne) Farben; Keramik, Kunststoffe, Leder und sogar architektonische Arbeiten.
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