Железен оксид

Железни оксиди — хемиски соединенија сочинети од железо и кислород. Разликуваме неколку железни оксиди. Честопати тие се нестехиометриски. Оксихидроксидите се сродна класа на соединенија, од кои најпозната е ’рѓата.^[1]

Железните оксиди и хидроксиди се широто распространети во природата и играат важна улога во мноштво геолошки и биолошки процеси. Се користат како железни руди, пигменти, катализатори и термит, а присутни се и во хемоглобинот. Тие се евтини и долготрајни пигменти во боите и премазите. Ваквите бои се жолта, портокалова, црвена, кафеава и црна боја со земјеста нијанса. Кога се користат во прехранбени бои носат Е-број E172.

Стехимоетрии

Пигмент од железен оксид. Кафеавата боја покажува дека железото е во оксидациска состојба +3.

Железните оксиди се состојат од железа Fe(II), Fe(III) или обете. Заземаат октоедарска или тетраедарска геометрија. Само неколку оксиди се значајни на земјината површинна, меѓу кои виститот, магнетитот и хематитот.

Оксиди на Fe^II
- FeO: железо(II) оксид, вистит
Мешани оксиди на Fe^II и Fe^III
- Fe₃O₄: железо(II,III) оксид, магнетит
- Fe₄O₅^[2]
- Fe₅O₆^[3]
- Fe₅O₇^[4]
- Fe₂₅O₃₂^[4]
- Fe₁₃O₁₉^[5]
Оксиди на Fe^III
- Fe₂O₃: железо(III) оксид
  - α-Fe₂O₃: алфа-фаза, хематит
  - β-Fe₂O₃: бета-фаза
  - γ-Fe₂O₃: гама-фаза, магхемит
  - ε-Fe₂O₃: епсилон-фаза

Топлинско ширење


Жел. оксид	CTE (× 10⁻⁶ °C⁻¹)
Fe₂O₃	14,9^[6]
Fe₃O₄	>9,2^[6]
FeO	12,1^[6]

Оксихидроксиди

гетит (α-FeOOH),
акаганеит (β-FeOOH),
лепидокрокит (γ-FeOOH),
фероксихит (δ-FeOOH),
ферихидрит (Fe₅HO₈ · 4 H₂O прибл., или 5 Fe₂O₃ · 9 H₂O, подобро пресрочен како FeOOH · 0,4 H₂O)
FeOOH со пиритна структура под висок притисок.^[7] Штом ќе започне дехидрацијата, оваа фаза може да образува FeO₂H_x (0 < x < 1).^[8]
зелена ’рѓа (Fe^III_xFe^II_yOH_{3x + y − z} (A⁻)_z каде A⁻ is Cl⁻ или 0,5 SO2−
4)

Реакции

Во високите печки и сродните погони железните оксиди се претвораат во метал. Типични редуктивни агенси се разните облици на јаглерод. Претставителната реакција почнува со темен оксид:^[9]

2 Fe
2O
3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO
2

Во природата

Железото е складирано во многу организми во облик на феритин, железест оксид сместен во растворачка белковинска обвивка.^[10]

Некои видови бактерии како Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens и Geobacter metallireducens се служат со железни оксиди како завршни елетронски акцептори.^[11]

Примена

Речиси сите железни руди се оксиди, па така овие материјали се важни претходници на железниот метал и неговите бројни легури.

Железните оксиди се важни пигменти на различни бои (црна, црвена, жолта). Нивните предности се во тоа што се евтини, силно обоени и нетоксични.^[12]

Магнетитот е составница на магнетните ленти за снимање.

Поврзано

Наводи

↑ Cornell., RM.; Schwertmann, U (2003). The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and. Wiley VCH. ISBN 978-3-527-30274-1.
↑ Lavina, B.; Dera, P.; Kim, E.; Meng, Y.; Downs, R. T.; Weck, P. F.; Sutton, S. R.; Zhao, Y. (Oct 2011). „Discovery of the recoverable high-pressure iron oxide Fe4O5“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (42): 17281–17285. Bibcode:2011PNAS..10817281L. doi:10.1073/pnas.1107573108. PMC 3198347. PMID 21969537.
↑ Lavina, Barbara; Meng, Yue (2015). „Synthesis of Fe5O6“. Science Advances. 1 (5): e1400260. doi:10.1126/sciadv.1400260. PMC 4640612. PMID 26601196.
↑ ^4,0 ^4,1 Bykova, E.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Bykov, M.; McCammon, C.; Ovsyannikov, S. V.; Liermann, H. -P.; Kupenko, I.; Chumakov, A. I.; Rüffer, R.; Hanfland, M.; Prakapenka, V. (2016). „Structural complexity of simple Fe2O3 at high pressures and temperatures“. Nature Communications. 7: 10661. Bibcode:2016NatCo...710661B. doi:10.1038/ncomms10661. PMC 4753252. PMID 26864300.
↑ Merlini, Marco; Hanfland, Michael; Salamat, Ashkan; Petitgirard, Sylvain; Müller, Harald (2015). „The crystal structures of Mg2Fe2C4O13, with tetrahedrally coordinated carbon, and Fe13O19, synthesized at deep mantle conditions“. American Mineralogist. 100 (8–9): 2001–2004. Bibcode:2015AmMin.100.2001M. doi:10.2138/am-2015-5369. S2CID 54496448.
↑ ^6,0 ^6,1 ^6,2 Fakouri Hasanabadi, M.; Kokabi, A.H.; Nemati, A.; Zinatlou Ajabshir, S. (February 2017). „Interactions near the triple-phase boundaries metal/glass/air in planar solid oxide fuel cells“. International Journal of Hydrogen Energy. 42 (8): 5306–5314. doi:10.1016/j.ijhydene.2017.01.065. ISSN 0360-3199.
↑ Nishi, Masayuki; Kuwayama, Yasuhiro; Tsuchiya, Jun; Tsuchiya, Taku (2017). „The pyrite-type high-pressure form of FeOOH“. Nature (англиски). 547 (7662): 205–208. Bibcode:2017Natur.547..205N. doi:10.1038/nature22823. ISSN 1476-4687. PMID 28678774. S2CID 205257075.
↑ Hu, Qingyang; Kim, Duckyoung; Liu, Jin; Meng, Yue; Liuxiang, Yang; Zhang, Dongzhou; Mao, Wendy L.; Mao, Ho-kwang (2017). „Dehydrogenation of goethite in Earth's deep lower mantle“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (7): 1498–1501. Bibcode:2017PNAS..114.1498H. doi:10.1073/pnas.1620644114. PMC 5320987. PMID 28143928.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. стр. 1072. ISBN 0080379419.
↑ Honarmand Ebrahimi, Kourosh; Hagedoorn, Peter-Leon; Hagen, Wilfred R. (2015). „Unity in the Biochemistry of the Iron-Storage Proteins Ferritin and Bacterioferritin“. Chemical Reviews. 115 (1): 295–326. doi:10.1021/cr5004908. PMID 25418839.
↑ Bretschger, O.; Obraztsova, A.; Sturm, C. A.; Chang, I. S.; Gorby, Y. A.; Reed, S. B.; Culley, D. E.; Reardon, C. L.; Barua, S.; Romine, M. F.; Zhou, J.; Beliaev, A. S.; Bouhenni, R.; Saffarini, D.; Mansfeld, F.; Kim, B.-H.; Fredrickson, J. K.; Nealson, K. H. (20 July 2007). „Current Production and Metal Oxide Reduction by Shewanella oneidensis MR-1 Wild Type and Mutants“. Applied and Environmental Microbiology. 73 (21): 7003–7012. Bibcode:2007ApEnM..73.7003B. doi:10.1128/AEM.01087-07. PMC 2223255. PMID 17644630.
↑ Buxbaum, Gunter; Printzen, Helmut; Mansmann, Manfred; Räde, Dieter; Trenczek, Gerhard; Wilhelm, Volker; Schwarz, Stefanie; Wienand, Henning; Adel (2009), „Pigments, Inorganic, 3. Colored Pigments“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.n20_n02

Надворешни врски

Пигменти од железни оксиди — статистика и информации (англиски)
Џебен водич за хемиски опасности, CDC – NIOSH (англиски)

[cor-1] Cornell., RM.; Schwertmann, U (2003). The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and. Wiley VCH. ISBN 978-3-527-30274-1.

[2] Lavina, B.; Dera, P.; Kim, E.; Meng, Y.; Downs, R. T.; Weck, P. F.; Sutton, S. R.; Zhao, Y. (Oct 2011). „Discovery of the recoverable high-pressure iron oxide Fe4O5“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (42): 17281–17285. Bibcode:2011PNAS..10817281L. doi:10.1073/pnas.1107573108. PMC 3198347. PMID 21969537.

[3] Lavina, Barbara; Meng, Yue (2015). „Synthesis of Fe5O6“. Science Advances. 1 (5): e1400260. doi:10.1126/sciadv.1400260. PMC 4640612. PMID 26601196.

[oxides-4] 4,0 ^4,1 Bykova, E.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Bykov, M.; McCammon, C.; Ovsyannikov, S. V.; Liermann, H. -P.; Kupenko, I.; Chumakov, A. I.; Rüffer, R.; Hanfland, M.; Prakapenka, V. (2016). „Structural complexity of simple Fe2O3 at high pressures and temperatures“. Nature Communications. 7: 10661. Bibcode:2016NatCo...710661B. doi:10.1038/ncomms10661. PMC 4753252. PMID 26864300.

[5] Merlini, Marco; Hanfland, Michael; Salamat, Ashkan; Petitgirard, Sylvain; Müller, Harald (2015). „The crystal structures of Mg2Fe2C4O13, with tetrahedrally coordinated carbon, and Fe13O19, synthesized at deep mantle conditions“. American Mineralogist. 100 (8–9): 2001–2004. Bibcode:2015AmMin.100.2001M. doi:10.2138/am-2015-5369. S2CID 54496448.

[:0-6] 6,0 ^6,1 ^6,2 Fakouri Hasanabadi, M.; Kokabi, A.H.; Nemati, A.; Zinatlou Ajabshir, S. (February 2017). „Interactions near the triple-phase boundaries metal/glass/air in planar solid oxide fuel cells“. International Journal of Hydrogen Energy. 42 (8): 5306–5314. doi:10.1016/j.ijhydene.2017.01.065. ISSN 0360-3199.

[7] Nishi, Masayuki; Kuwayama, Yasuhiro; Tsuchiya, Jun; Tsuchiya, Taku (2017). „The pyrite-type high-pressure form of FeOOH“. Nature (англиски). 547 (7662): 205–208. Bibcode:2017Natur.547..205N. doi:10.1038/nature22823. ISSN 1476-4687. PMID 28678774. S2CID 205257075.

[8] Hu, Qingyang; Kim, Duckyoung; Liu, Jin; Meng, Yue; Liuxiang, Yang; Zhang, Dongzhou; Mao, Wendy L.; Mao, Ho-kwang (2017). „Dehydrogenation of goethite in Earth's deep lower mantle“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (7): 1498–1501. Bibcode:2017PNAS..114.1498H. doi:10.1073/pnas.1620644114. PMC 5320987. PMID 28143928.

[9] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. стр. 1072. ISBN 0080379419.

[10] Honarmand Ebrahimi, Kourosh; Hagedoorn, Peter-Leon; Hagen, Wilfred R. (2015). „Unity in the Biochemistry of the Iron-Storage Proteins Ferritin and Bacterioferritin“. Chemical Reviews. 115 (1): 295–326. doi:10.1021/cr5004908. PMID 25418839.

[11] Bretschger, O.; Obraztsova, A.; Sturm, C. A.; Chang, I. S.; Gorby, Y. A.; Reed, S. B.; Culley, D. E.; Reardon, C. L.; Barua, S.; Romine, M. F.; Zhou, J.; Beliaev, A. S.; Bouhenni, R.; Saffarini, D.; Mansfeld, F.; Kim, B.-H.; Fredrickson, J. K.; Nealson, K. H. (20 July 2007). „Current Production and Metal Oxide Reduction by Shewanella oneidensis MR-1 Wild Type and Mutants“. Applied and Environmental Microbiology. 73 (21): 7003–7012. Bibcode:2007ApEnM..73.7003B. doi:10.1128/AEM.01087-07. PMC 2223255. PMID 17644630.

[12] Buxbaum, Gunter; Printzen, Helmut; Mansmann, Manfred; Räde, Dieter; Trenczek, Gerhard; Wilhelm, Volker; Schwarz, Stefanie; Wienand, Henning; Adel (2009), „Pigments, Inorganic, 3. Colored Pigments“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.n20_n02

[1]