EISEN (III) -HYDROXID: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Eisenhydroxid (III) ist eine anorganische Verbindung, deren Formel streng Fe (OH) _{3 ist} , wobei das Verhältnis von Fe ³⁺ und OH ^- 3: 1 beträgt. Die Chemie des Eisens kann jedoch ziemlich verworren sein; Dieser Feststoff besteht also nicht nur aus den genannten Ionen.

Tatsächlich enthält Fe (OH) ₃ das Anion O ^2- ; Daher ist es ein monohydratisiertes Eisenhydroxidoxid: FeOOH · H ₂ O. Wenn die Anzahl der Atome für diese letzte Verbindung hinzugefügt wird, wird überprüft, dass sie mit der von Fe (OH) ₃ übereinstimmt . Beide Formeln beziehen sich auf dieses Metallhydroxid.

Eisen (III) -hydroxid in einem Froschteich. Quelle: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

In Laboratorien für Lehre oder Forschungschemie wird Fe (OH) ₃ als orange-brauner Niederschlag beobachtet; ähnlich dem Sediment im Bild oben. Wenn dieser rostige und gallertartige Sand erhitzt wird, setzt er überschüssiges Wasser frei und nimmt seine orange-gelbliche Farbe an (gelbes Pigment 42).

Dieses gelbe Pigment 42 ist das gleiche FeOOH · H ₂ O ohne die zusätzliche Anwesenheit von Wasser, das mit Fe ³⁺ koordiniert ist . Wenn dieses dehydratisiert wird, wird es in FeOOH umgewandelt, das in Form verschiedener Polymorphe vorliegen kann (unter anderem Goethit, Akaganeit, Lepidocrocit, Feroxihita).

Das Mineral Bernalit weist dagegen grüne Kristalle mit einer Grundzusammensetzung Fe (OH) ₃ · nH ₂ O auf; mineralogische Quelle dieses Hydroxids.

Struktur von Eisen (III) -hydroxid

Die Kristallstrukturen von Eisenoxiden und -hydroxiden sind etwas kompliziert. Unter einem einfachen Gesichtspunkt kann es jedoch als geordnete Wiederholung von oktaedrischen Einheiten FeO _{6 betrachtet werden} . Somit verflechten sich diese Eisen-Sauerstoff-Oktaeder durch ihre Ecken (Fe-O-Fe) oder ihre Flächen und bilden alle Arten von Polymerketten.

Wenn solche Ketten im Raum geordnet aussehen, wird der Feststoff als kristallin bezeichnet; sonst ist es amorph. Dieser Faktor bestimmt zusammen mit der Art und Weise, wie die Oktaeder verbunden werden, die Energiestabilität des Kristalls und damit seine Farben.

Beispielsweise haben die orthorhombischen Kristalle von Bernalit, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, eine grünliche Farbe, da ihre FeO ₆ -Oktaeder nur durch ihre Ecken binden; im Gegensatz zu anderen Eisenhydroxiden, die je nach Hydratationsgrad rötlich, gelb oder braun erscheinen.

Es sei darauf hingewiesen , dass die Sauerstoffatome von FeO ₆ kommen entweder von OH ^- oder O ^2- ; Die genaue Beschreibung entspricht den Ergebnissen der kristallographischen Analyse. Obwohl nicht als solche angesprochen, ist die Natur der Fe-O-Bindung ionisch mit einem bestimmten kovalenten Charakter; was für andere Übergangsmetalle noch kovalenter wird, wie bei Silber.

Eigenschaften

Obwohl Fe (OH) ₃ ein Feststoff ist, der leicht zu erkennen ist, wenn Eisensalze zu einem alkalischen Medium gegeben werden, sind seine Eigenschaften nicht ganz klar.

Es ist jedoch bekannt, dass es für die Veränderung der organoleptischen Eigenschaften (insbesondere Geschmack und Farbe) von Trinkwasser verantwortlich ist; welches in Wasser sehr unlöslich ist (K _sp = 2,79 · 10 ^-39 ); und auch, dass seine Molmasse und Dichte 106,867 g / mol und 4,25 g / ml betragen.

Dieses Hydroxid (wie seine Derivate) kann keinen definierten Schmelz- oder Siedepunkt haben, da es beim Erhitzen Wasserdampf freisetzt und es so in seine wasserfreie Form FeOOH (zusammen mit all seinen Polymorphen) umwandelt. Wenn das Erhitzen fortgesetzt wird, schmilzt daher das FeOOH und nicht das FeOOH · H ₂ O.

Um seine Eigenschaften genauer zu untersuchen, wäre es notwendig, das gelbe Pigment 42 zahlreichen Studien zu unterziehen; es ist jedoch mehr als wahrscheinlich, dass es dabei seine Farbe in rötlich ändert, was auf die Bildung von FeOOH hinweist; oder im Gegenteil, es löst sich im komplexen wässrigen Fe (OH) ₆ ³⁺ (saures Medium) oder im Anion Fe (OH) ₄ ^- (sehr basisches Medium).

Anwendungen

Saugfähig

Im vorherigen Abschnitt wurde erwähnt, dass Fe (OH) ₃ in Wasser sehr unlöslich ist und sogar bei einem pH-Wert nahe 4,5 ausfallen kann (wenn keine dazwischenliegenden chemischen Spezies vorhanden sind). Durch das Ausfällen können einige gesundheitsschädliche Verunreinigungen aus der Umwelt abgeführt (mitgefällt) werden. zum Beispiel die Salze von Chrom oder Arsen (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ und As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Dieses Hydroxid ermöglicht es dann, diese Metalle und andere schwerere Metalle zu verschließen, die als Absorptionsmittel wirken.

Die Technik besteht nicht so sehr darin, Fe (OH) ₃ auszufällen ( das Medium zu alkalisieren), sondern es wird direkt kontaminiertem Wasser oder Böden unter Verwendung von im Handel erhältlichen Pulvern oder Körnern zugesetzt.

Therapeutische Anwendungen

Eisen ist ein wesentliches Element für den menschlichen Körper. Anämie ist aufgrund ihres Mangels eine der bekanntesten Krankheiten. Aus diesem Grund ist es immer eine Frage der Forschung, verschiedene Alternativen zu entwickeln, um dieses Metall in unsere Ernährung aufzunehmen, damit keine Nebeneffekte entstehen.

Eine der Ergänzungen auf der Basis von Fe (OH) ₃ basiert auf ihrem Komplex mit Polymaltose (Polymaltose-Eisen), das einen geringeren Grad an Wechselwirkung mit Lebensmitteln aufweist als FeSO ₄ ; Das heißt, mehr Eisen steht dem Körper biologisch zur Verfügung und ist nicht mit anderen Matrices oder Feststoffen koordiniert.

Die andere Ergänzung besteht aus Fe (OH) ₃ -Nanopartikeln, die in einem Medium suspendiert sind, das hauptsächlich aus Adipaten und Tartraten (und anderen organischen Salzen) besteht. Dies erwies sich als weniger toxisch als FeSO ₄ , zusätzlich zur Erhöhung des Hämoglobins reichert es sich nicht in der Darmschleimhaut an und fördert das Wachstum nützlicher Mikroben.

Pigment

Pigment Yellow 42 wird in Farben und Kosmetika verwendet und stellt daher kein potenzielles Gesundheitsrisiko dar. es sei denn, es wurde versehentlich eingenommen.

Eisenbatterie

Obwohl Fe (OH) ₃ in dieser Anmeldung formal nicht verwendet wird , könnte es als Ausgangsmaterial für FeOOH dienen; Verbindung, mit der eine der Elektroden einer billigen und einfachen Eisenbatterie hergestellt wird, die auch bei einem neutralen pH-Wert arbeitet.

Die Halbzellenreaktionen für diese Batterie werden nachstehend mit den folgenden chemischen Gleichungen ausgedrückt:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

Fe ^III OOH + e ^- + 3H ⁺ ⇋ Fe ²⁺ + 2H ₂ O.

Die Anode wird zu einer Eisenelektrode, die ein Elektron freisetzt, das später nach Durchlaufen des externen Stromkreises in die Kathode eintritt. Elektrode aus FeOOH, reduziert auf Fe ²⁺ . Das Elektrolytmedium für diese Batterie besteht aus löslichen Salzen von Fe ²⁺ .

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