- โครงสร้างของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์
- คุณสมบัติ
- การประยุกต์ใช้งาน
- ซึ่งสามารถดูดซึม
- ใช้ในการรักษา
- เม็ดสี
- แบตเตอรี่เหล็ก
- อ้างอิง
เหล็กไฮดรอกไซ (III)เป็นสารอนินทรีที่มีสูตรเป็นอย่างเคร่งครัด Fe (OH) 3ซึ่งในสัดส่วนของเฟ3+และ OH -เป็น 3: 1 อย่างไรก็ตามเคมีของเหล็กค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นของแข็งนี้ไม่เพียง แต่ประกอบด้วยไอออนที่กล่าวถึง
ในความเป็นจริง Fe (OH) 3มีประจุลบ O 2- ; จึงเป็น monohydrated เหล็กออกไซด์ไฮดรอกไซ: FeOOH · H 2ทุมถ้าจำนวนของอะตอมสำหรับสารประกอบที่ผ่านมานี้มีการเพิ่มก็จะได้รับการตรวจสอบแล้วว่ามันเกิดขึ้นพร้อมกับที่เฟ (OH) 3 ทั้งสองสูตรใช้ได้ในการอ้างถึงไฮดรอกไซด์ของโลหะนี้
เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ในบ่อกบ ที่มา: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
ในห้องปฏิบัติการสอนหรือการวิจัยทางเคมีพบว่า Fe (OH) 3เป็นตะกอนสีน้ำตาลส้ม คล้ายกับตะกอนในภาพด้านบน เมื่อทรายที่เป็นสนิมและเป็นวุ้นได้รับความร้อนจะปล่อยน้ำส่วนเกินออกมาเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอมส้ม (เม็ดสีเหลือง 42)
นี้เม็ดสีเหลือง 42 เป็น FeOOH เดียวกัน· H 2 O โดยไม่ต้องปรากฏตัวที่เพิ่มขึ้นของน้ำประสานงานกับเฟ3+ เมื่อสิ่งนี้ถูกทำให้แห้งจะถูกเปลี่ยนเป็น FeOOH ซึ่งสามารถมีอยู่ในรูปแบบของโพลีมอร์ฟที่แตกต่างกัน (goethite, akaganeite, lepidocrocite, feroxihita และอื่น ๆ )
ในทางกลับกันแร่ bernalite แสดงผลึกสีเขียวที่มีองค์ประกอบพื้นฐาน Fe (OH) 3 · nH 2 O; แหล่งแร่วิทยาของไฮดรอกไซด์นี้
โครงสร้างของเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์
โครงสร้างผลึกของเหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์มีความซับซ้อนเล็กน้อย แต่จากจุดที่เรียบง่ายของมุมมองก็ถือได้ว่าเป็นซ้ำได้รับคำสั่งจากหน่วยแปดด้าน Feo 6 ดังนั้นอ็อกตาเฮดราเหล็ก - ออกซิเจนเหล่านี้จึงพันกันผ่านมุมของมัน (Fe-O-Fe) หรือใบหน้าของพวกมันสร้างโซ่พอลิเมอร์ทุกชนิด
หากโซ่ดังกล่าวดูเรียงลำดับในอวกาศของแข็งจะถูกกล่าวว่าเป็นผลึก มิฉะนั้นจะเป็นสัณฐาน ปัจจัยนี้ร่วมกับวิธีการที่จะเข้าร่วมแปดเหลี่ยมจะกำหนดความเสถียรของพลังงานของคริสตัลและดังนั้นสีของมัน
ตัวอย่างเช่นผลึกออโธร์อมบิกของเบอร์นาไลต์ Fe (OH) 3 · nH 2 O มีสีเขียวเนื่องจาก FeO 6 octahedra รวมกันผ่านมุมเท่านั้น ซึ่งแตกต่างจากไฮดรอกไซด์ของเหล็กอื่น ๆ ซึ่งจะมีสีแดงเหลืองหรือน้ำตาลขึ้นอยู่กับระดับความชุ่มชื้น
ควรสังเกตว่า oxygens ของ FeO 6มาจาก OH -หรือ O 2- ; คำอธิบายที่แน่นอนสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์เชิงผลึก แม้ว่าจะไม่ได้ระบุไว้เช่นนี้ แต่ลักษณะของพันธะ Fe-O เป็นไอออนิกที่มีลักษณะโควาเลนต์บางอย่าง ซึ่งสำหรับโลหะทรานซิชันอื่น ๆ จะกลายเป็นโควาเลนต์มากขึ้นเช่นเดียวกับเงิน
คุณสมบัติ
แม้ว่า Fe (OH) 3จะเป็นของแข็งที่รับรู้ได้ง่ายเมื่อเติมเกลือของเหล็กลงในตัวกลางที่เป็นด่าง แต่คุณสมบัติของมันก็ยังไม่ชัดเจน
อย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีว่ามีหน้าที่ในการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางประสาทสัมผัส (โดยเฉพาะรสชาติและสี) ของน้ำดื่ม ซึ่งไม่ละลายในน้ำมาก (K sp = 2.79 · 10 -39 ); และมวลและความหนาแน่นของโมลาร์คือ 106.867 g / mol และ 4.25 g / mL
ไฮดรอกไซด์นี้ (เช่นอนุพันธ์) ไม่สามารถมีจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือดที่กำหนดได้เนื่องจากเมื่อถูกความร้อนจะปล่อยไอน้ำออกมาจึงแปลงเป็น FeOOH ในรูปแบบปราศจากน้ำ (พร้อมกับโพลีมอร์ฟทั้งหมด) ดังนั้นหากความร้อนยังคงดำเนินต่อไป FeOOH จะละลายและไม่ใช่ FeOOH · H 2 O
เพื่อศึกษาคุณสมบัติของมันอย่างละเอียดมากขึ้นจำเป็นต้องนำเม็ดสีเหลือง 42 ไปศึกษาหลายครั้ง แต่มีความเป็นไปได้มากกว่าที่จะเปลี่ยนสีเป็นสีแดงซึ่งบ่งบอกถึงการก่อตัวของ FeOOH หรือในทางตรงกันข้ามมันจะละลายในน้ำที่ซับซ้อน Fe (OH) 6 3+ (ตัวกลางของกรด) หรือในประจุลบ Fe (OH) 4 - (ตัวกลางขั้นพื้นฐานมาก)
การประยุกต์ใช้งาน
ซึ่งสามารถดูดซึม
ในหัวข้อที่แล้วได้กล่าวไว้ว่า Fe (OH) 3ไม่ละลายในน้ำมากและยังสามารถตกตะกอนได้ที่ pH ใกล้เคียง 4.5 (หากไม่มีสารเคมีชนิดใดรบกวน) โดยการตกตะกอนสามารถนำพาสิ่งสกปรกบางอย่างออกไปจากสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ตัวอย่างเช่นเกลือของโครเมียมหรือสารหนู (Cr 3+ , Cr 6+และ As 3+ , As 5+ )
จากนั้นไฮดรอกไซด์นี้จะทำให้โลหะเหล่านี้อุดตันและโลหะอื่น ๆ ที่หนักกว่าทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับ
เทคนิคนี้ประกอบด้วยการตกตะกอน Fe (OH) 3ไม่มากนัก(การทำให้เป็นด่างของตัวกลาง) แต่จะเติมลงในน้ำหรือดินที่ปนเปื้อนโดยตรงแทนโดยใช้ผงหรือธัญพืชที่ซื้อตามท้องตลาด
ใช้ในการรักษา
ธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับร่างกายมนุษย์ โรคโลหิตจางเป็นหนึ่งในโรคที่โดดเด่นที่สุดเนื่องจากการขาด ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องที่ต้องมีการวิจัยเพื่อคิดค้นทางเลือกอื่น ๆ ในการรวมโลหะนี้ไว้ในอาหารของเราเพื่อไม่ให้เกิดผลกระทบด้านหลักประกัน
หนึ่งในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่อยู่บนพื้นฐานของเฟ (OH) 3ตั้งอยู่บนพื้นฐานของความซับซ้อนกับ polymaltose (เหล็ก polymaltose) ซึ่งมีระดับที่ต่ำกว่าของการมีปฏิสัมพันธ์กับอาหารกว่า Feso 4 ; นั่นคือธาตุเหล็กมีมากขึ้นทางชีวภาพในร่างกายและไม่ประสานงานกับเมทริกซ์หรือของแข็งอื่น ๆ
อาหารเสริมอื่น ๆ ประกอบด้วยอนุภาคนาโนของ Fe (OH) 3 ที่แขวนลอยอยู่ในตัวกลางซึ่งประกอบด้วย adipates และ tartrates เป็นหลัก (และเกลืออินทรีย์อื่น ๆ ) สิ่งนี้พิสูจน์แล้วว่ามีพิษน้อยกว่า FeSO 4นอกเหนือจากการเพิ่มฮีโมโกลบินแล้วยังไม่สะสมในเยื่อบุลำไส้และยังส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์
เม็ดสี
Pigment Yellow 42 ใช้ในสีและเครื่องสำอางดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ เว้นแต่จะติดเครื่องโดยไม่ได้ตั้งใจ
แบตเตอรี่เหล็ก
แม้ว่า Fe (OH) 3ไม่ได้ใช้อย่างเป็นทางการในแอปพลิเคชันนี้แต่ก็สามารถใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับ FeOOH ได้ สารประกอบที่หนึ่งในอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่เหล็กราคาถูกและเรียบง่ายผลิตขึ้นซึ่งทำงานได้ที่ pH เป็นกลาง
ปฏิกิริยาครึ่งเซลล์ของแบตเตอรี่นี้แสดงไว้ด้านล่างด้วยสมการเคมีต่อไปนี้:
½เฟ⇋½เฟ2+ + จ-
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
ขั้วบวกจะกลายเป็นอิเล็กโทรดเหล็กซึ่งจะปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งต่อมาหลังจากผ่านวงจรภายนอกเข้าสู่แคโทด อิเล็กโทรดที่ทำจาก FeOOH ลดการ Fe 2+ สื่อไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่นี้ประกอบด้วยเกลือที่ละลายน้ำของเฟ2+
อ้างอิง
- ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
- ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) เฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ ฐานข้อมูล PubChem CID = 73964 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- วิกิพีเดีย (2019) เหล็ก (III) ออกไซด์ - ไฮดรอกไซด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- N.Pal. (เอสเอฟ) เฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ชนิดเม็ดสำหรับกำจัดสารหนูจากน้ำดื่ม . กู้คืนจาก: archive.unu.edu
- RM Cornell และ U. Schwertmann (เอสเอฟ) เหล็กออกไซด์: โครงสร้างคุณสมบัติปฏิกิริยาการเกิดขึ้นและการใช้งาน . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
- Birch, WD, Pring, A. , Reller, A. et al. Naturwissenschaften (1992) Bernalite: เฟอริกไฮดรอกไซด์ใหม่ที่มีโครงสร้างเพอรอฟสกี 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- ธรณีเคมีสิ่งแวดล้อมของเฟอร์ริกพอลิเมอร์ในสารละลายในน้ำและตกตะกอน สืบค้นจาก: geoweb.princeton.edu
- กีเซินแวนเดอร์ AA (2511) คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของเหล็ก (III) -oxide hydrate Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
- Funk F, Canclini C และ Geisser P. (2007). ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเหล็ก (III) - ไฮโดรไซด์โพลีมอลโตสคอมเพล็กซ์และยาที่ใช้กันทั่วไป / การศึกษาในห้องปฏิบัติการในหนูขาว อย.: 10.1055 / s-0031-1296685
- Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N. , Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014) Nanoparticulate iron (III) oxo-hydroxide ให้เหล็กที่ปลอดภัยซึ่งดูดซึมและนำไปใช้ได้ดีในมนุษย์ Nanomedicine: นาโนเทคโนโลยีชีววิทยาและการแพทย์, 10 (8), 2420-2429 ดอย: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
- Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi และ M. Knipper (2019) การพิสูจน์แนวคิดของแบตเตอรี่ไฮดรอกไซด์ Iron-Iron (III) ออกไซด์ที่ทำงานที่ pH เป็นกลาง Int. เจ. อิเล็กโทรเคม. Sci. ฉบับ 14 2019 1579 ดอย: 10.20964 / 2019.02.37