โครงสร้างเหล็กออกไซด์คุณสมบัติการเรียกชื่อการใช้

เหล็กออกไซด์ เป็นสารประกอบใด ๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างเหล็กกับออกซิเจน พวกเขามีลักษณะเป็นไอออนิกและผลึกและพวกเขาอยู่กระจัดกระจายผลิตภัณฑ์ของการพังทลายของแร่ธาตุของพวกเขาแต่งพื้นมวลพืชและแม้กระทั่งภายในของสิ่งมีชีวิตที่มีชีวิต.

มันเป็นหนึ่งในตระกูลของสารประกอบที่อยู่ในเปลือกโลก พวกเขาคืออะไรกันแน่ ปัจจุบันมีธาตุเหล็กออกไซด์สิบหกชนิดซึ่งส่วนใหญ่เป็นแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติและอื่น ๆ สังเคราะห์ภายใต้สภาวะความกดดันหรืออุณหภูมิสูง.

ในภาพด้านบนจะมีส่วนของผงเฟอร์ริกออกไซด์แสดง ลักษณะสีแดงของมันครอบคลุมเหล็กขององค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมหลายอย่างในสิ่งที่เรียกว่าสนิม นอกจากนี้ยังพบได้บนเนินเขาภูเขาหรือดินผสมกับแร่ธาตุอื่น ๆ เช่นผงแป้งสีเหลืองของ goethite (α-FeOOH).

ออกไซด์ของเหล็กที่รู้จักกันทั่วไปคือออกไซด์ (α-Fe)₂O₃) และ maghemite (Υ-ศรัทธา₂O₃) ทั้งสอง polymorphs ของเฟอริกออกไซด์; และไม่ใช่อย่างน้อย magnetite (ศรัทธา₃O₄) โครงสร้าง polymorphic และพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ทำให้วัสดุที่น่าสนใจเช่นตัวดูดซับหรือการสังเคราะห์อนุภาคนาโนที่มีการใช้งานที่กว้างขวาง.

ดัชนี

• 1 โครงสร้าง
  • 1.1 ความแตกต่าง
  • 1.2 โครงสร้างลิงก์
• 2 คุณสมบัติ
• 3 ศัพท์
  • 3.1 ระบบการตั้งชื่อ
  • 3.2 ระบบการตั้งชื่อสต็อค
  • 3.3 ระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม
• 4 ใช้
  • 4.1 อนุภาคนาโน
  • 4.2 สี
• 5 อ้างอิง

โครงสร้าง

ภาพด้านบนเป็นตัวแทนของโครงสร้างผลึกของ FeO ซึ่งเป็นหนึ่งในออกไซด์ของเหล็กที่มีวาเลนซ์ +2 ทรงกลมสีแดงตรงกับประจุลบ O^2-, ในขณะที่สีเหลืองไปยังไพเพอร์ Fe²⁺. โปรดทราบว่าศรัทธาแต่ละ²⁺ ล้อมรอบด้วยหก O^2-, สร้างหน่วยประสานงานแปดด้าน.

ดังนั้นโครงสร้างของ FeO จึงสามารถ "แตก" เป็นหน่วยของ FeO ได้₆, ที่อะตอมกลางคือศรัทธา²⁺. ในกรณีของ oxyhydroxides หรือไฮดรอกไซด์หน่วยแปดด้านคือ FeO₃(OH)₃.

ในโครงสร้างบางส่วนแทนรูปแปดด้านเป็นหน่วยจัตุรมุข FeO₄. ด้วยเหตุนี้โครงสร้างของเหล็กออกไซด์มักจะถูกแทนด้วยแปดด้านหรือเตตระฮีดราที่มีศูนย์กลางเหล็ก.

โครงสร้างเหล็กออกไซด์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของความดันหรืออุณหภูมิอัตราส่วน Fe / O (เช่นจำนวน oxygens ที่มีต่อเหล็กและในทางกลับกัน) และ valence ของเหล็ก (+2, +3 และมาก ไม่ค่อยมีออกไซด์สังเคราะห์ +4).

โดยทั่วไปแอนไอออนขนาดใหญ่ O^2- พวกมันถูกจัดให้อยู่ในแนวเดียวกับชีทที่มีรูซึ่งเป็นบ้านของแคทไอออน²⁺ o ศรัทธา³⁺. ดังนั้นจึงมีออกไซด์ (เช่นสนามแม่เหล็ก) ที่มีเตารีดที่มีทั้งสองวาเลนซ์.

ความแตกต่าง

ออกไซด์ของเหล็กนำเสนอความแตกต่างนั่นคือโครงสร้างที่แตกต่างกันหรือการจัดเรียงผลึกสำหรับสารประกอบเดียวกัน เฟอริกออกไซด์เฟ₂O₃, มีความเป็นไปได้สูงถึงสี่ polymorphs Hematite, α-Fe₂O₃, มันเป็นคอกที่มั่นคงที่สุดของทั้งหมด; ตามด้วย maghemite, Faith- ศรัทธา₂O₃, และสำหรับสังเคราะห์β-Fe₂O₃ และε-ศรัทธา₂O₃.

พวกเขาทั้งหมดมีโครงสร้างของตัวเองและระบบผลึก อย่างไรก็ตามอัตราส่วน 2: 3 ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงดังนั้นจึงมีสามแอนไอออน O^2- สำหรับไพเพอร์ Fe ทุกสอง³⁺. ความแตกต่างอยู่ที่วิธีที่หน่วย FeO แปดด้านตั้งอยู่₆ ในอวกาศและคุณมารวมกันได้อย่างไร.

ลิงค์โครงสร้าง

หน่วย FeO แปดด้าน₆ พวกเขาสามารถมองเห็นได้ด้วยความช่วยเหลือของภาพที่เหนือกว่า O อยู่ในมุมของรูปแปดด้าน^2-, ในขณะที่ศูนย์กลางของความศรัทธา²⁺ o ศรัทธา³⁺(สำหรับกรณีของศรัทธา₂O₃) วิธีที่แปดด้านนี้ถูกจัดเรียงในอวกาศเผยให้เห็นโครงสร้างของออกไซด์.

อย่างไรก็ตามพวกเขายังมีอิทธิพลต่อวิธีการเชื่อมโยง ตัวอย่างเช่นสอง octahedrons สามารถเข้าร่วมได้โดยการแตะจุดยอดสองจุดซึ่งแสดงโดยสะพานออกซิเจน: Fe-O-Fe ในทำนองเดียวกัน octahedra สามารถรวมผ่านขอบของพวกเขา (ติดกัน) มันจะถูกแทนด้วยสะพานออกซิเจนสองแห่ง: Fe- (O)₂-ความเชื่อ.

และในที่สุด octahedra สามารถโต้ตอบผ่านใบหน้าของพวกเขา ดังนั้นการเป็นตัวแทนตอนนี้จะมีสะพานออกซิเจนสามแห่ง: Fe- (O)₃-Fe. วิธีที่แปดด้านเชื่อมโยงกันจะแตกต่างกันระหว่างระยะทางระหว่าง Fe-Fe กับนิวเคลียร์ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพของออกไซด์.

สรรพคุณ

เหล็กออกไซด์เป็นสารประกอบที่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก สิ่งเหล่านี้สามารถต่อต้าน, ferro หรือ ferrimagnetic, และขึ้นอยู่กับความจุของ Fe และวิธีการที่ไพเพอร์โต้ตอบกับของแข็ง.

เนื่องจากโครงสร้างของของแข็งมีความหลากหลายมากดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี.

ตัวอย่างเช่น polymorphs และ hydrates ของ Fe₂O₃ พวกเขามีค่าจุดหลอมเหลวที่แตกต่างกัน (ซึ่งอยู่ระหว่าง 1200 ถึง1600ºC) และความหนาแน่น อย่างไรก็ตามพวกเขามีการละลายต่ำเนื่องจากเฟ³⁺, มวลโมเลกุลเดียวกันมีสีน้ำตาลและละลายในสารละลายกรดเล็กน้อย.

ศัพท์เฉพาะ

IUPAC กำหนดสามวิธีในการตั้งชื่อเหล็กออกไซด์ ทั้งสามมีประโยชน์มากถึงแม้ว่าจะมีออกไซด์ที่ซับซ้อน (เช่น Fe₇O₉) ระบบควบคุมผู้อื่นเพื่อความเรียบง่าย.

ระบบการตั้งชื่อ

ตัวเลขออกซิเจนและธาตุเหล็กจะถูกนำมาพิจารณาตั้งชื่อพวกมันด้วยตัวเลขนำหน้าตัวเลขกรีก mono-, di-, tri- ฯลฯ ตามคำศัพท์นี้ความเชื่อ₂O₃ มันถูกเรียกว่า: ไตรออกไซด์ของ diเหล็ก และสำหรับความศรัทธา₇O₉ ชื่อของมันจะเป็น: nonaoxide ของ heptahierro.

ระบบการตั้งชื่อสต็อกสินค้า

เรื่องนี้พิจารณาความจุของเหล็ก หากเป็นเรื่องของศรัทธา²⁺, เหล็กออกไซด์ถูกเขียน ... และความจุของมันที่มีตัวเลขโรมันล้อมรอบด้วยวงเล็บ สำหรับความศรัทธา₂O₃ ชื่อของมันคือ: เหล็กออกไซด์ (III).

สังเกตว่าศรัทธา³⁺ มันจะถูกกำหนดโดยจำนวนพีชคณิต ถ้าเป็น O^2- มีประจุลบสองตัวและมีสามประจุบวก -6 ในการทำให้เป็นกลางนี้ -6 เราต้องการ +6 แต่มีเฟสองตัวดังนั้นพวกมันจึงต้องหารด้วยสอง, + 6/2 = +3:

2X (ความจุโลหะ) + 3 (-2) = 0

เพียงแค่ล้าง X คุณจะได้รับความสามารถของ Fe ในออกไซด์ แต่ถ้า X ไม่ใช่จำนวนเต็ม (เช่นเดียวกับออกไซด์อื่น ๆ เกือบทั้งหมด) แสดงว่ามีส่วนผสมของ Fe²⁺ และศรัทธา³⁺.

ศัพท์เฉพาะแบบดั้งเดิม

คำต่อท้าย -ico มอบให้กับคำนำหน้า ferr - เมื่อ Fe มีวาเลนซ์ +3 และ -oso เมื่อวาเลนซ์ของมันคือ 2+ ดังนั้นความศรัทธา₂O₃ เรียกว่า: เฟอร์ริกออกไซด์.

การใช้งาน

อนุภาคนาโน

เหล็กออกไซด์มีพลังงานการตกผลึกสูงทั่วไปซึ่งช่วยในการสร้างผลึกขนาดเล็กมาก แต่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่.

ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงมีความสนใจอย่างมากในด้านนาโนเทคโนโลยีซึ่งพวกเขาออกแบบและสังเคราะห์อนุภาคนาโนออกไซด์ (NPs) สำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ:

-เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา.

-เป็นแหล่งกักเก็บยาหรือยีนภายในร่างกาย

-ในการออกแบบพื้นผิวประสาทสัมผัสสำหรับชีวโมเลกุลประเภทต่าง ๆ : โปรตีนน้ำตาลไขมัน

-เพื่อเก็บข้อมูลแม่เหล็ก

เม็ดสี

เนื่องจากออกไซด์บางชนิดมีความเสถียรมากจึงใช้ย้อมสิ่งทอหรือให้สีสว่างแก่พื้นผิวของวัสดุใด ๆ จากกระเบื้องโมเสคของพื้น; ภาพวาดสีแดงสีเหลืองและสีส้ม (สีเขียวแม้) เซรามิก, พลาสติก, หนังและงานสถาปัตยกรรม.

การอ้างอิง

1. กรรมการวิทยาลัยดาร์ตมั ธ (18 มีนาคม 2547) ปริมาณสารสัมพันธ์ของเหล็กออกไซด์ นำมาจาก: dartmouth.edu
2. Ryosuke Sinmyo และคณะ (8 กันยายน 2559) การค้นพบความศรัทธา₇O₉: เหล็กออกไซด์ใหม่ที่มีโครงสร้าง monoclinic ที่ซับซ้อน ดึงมาจาก: nature.com
3. M. Cornell, U. Schwertmann The Iron Oxides: โครงสร้างคุณสมบัติปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นและการใช้งาน [PDF] WILEY-VCH นำมาจาก: epsc511.wustl.edu
4. อลิซบุ (2018) อนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์, ลักษณะและการใช้งาน. นำมาจาก: sigmaaldrich.com
5. Ali, A. , Zafar, H. , Zia, M. , ul Haq, I. , Phull, A.R. , อาลี, J.S. , & Hussain, A. (2016) การสังเคราะห์ลักษณะสมบัติการใช้งานและความท้าทายของอนุภาคนาโนออกไซด์ของเหล็กออกไซด์ นาโนเทคโนโลยีวิทยาศาสตร์และการประยุกต์, 9, 49-67 http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
6. เม็ดสี Golchha (2009) เหล็กออกไซด์: การใช้งาน นำมาจาก: golchhapigments.com
7. สูตรทางเคมี (2018) เหล็กออกไซด์ (II) นำมาจาก: formulacionquimica.com
8. วิกิพีเดีย (2018) เหล็ก (III) ออกไซด์ นำมาจาก: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide