✖


Jump to content

Ферригидрит

Ферригидрит
Дренаж шахт из Огайо. Оранжевое покрытие на бревнах — ферригидрит.
Общий
Категория Оксидные минералы
Формула
(повторяющаяся единица) 		(Фе 3+ ) 2 О 3 0,5Н 2 О
Имеет символ IMA. Уф [1]
Классификация Штрунца 4.FE.35
Классификация Дана 04.03.02.02
Кристаллическая система Шестиугольный
Кристаллический класс Дигексагональная пирамидальная (6мм)
Символ HM : (6 мм)
Космическая группа П 6 3 мк
Элементарная ячейка а = 5,958, с = 8,965 [Å]; Я = 1
Идентификация
Формула массы 168.70 g/mol
Цвет Темно-коричневый, желто-коричневый
Кристальная привычка Агрегаты , микроскопические кристаллы
Полоса Желто-коричневый
прозрачность Непрозрачный
Плотность 3,8 г/см 3
Ссылки [2] [3] [4] [5]
Рентгенограммы шестилинейчатого и двухлинейчатого ферригидрита.
Рентгенограммы шестилинейного (вверху) и двухлинейчатого (внизу) ферригидрита. Cu Kα-излучение.

Ферригидрит ( Fh оксигидроксида железа ) — широко распространенный минерал на поверхности Земли. [6] [7] и вероятный компонент внеземных материалов . [8] Он образуется в нескольких типах сред: от пресноводных до морских систем, от водоносных горизонтов до гидротермальных горячих источников и чешуек, почв и территорий, затронутых добычей полезных ископаемых. Он может осаждаться непосредственно из насыщенных кислородом железом водных растворов, богатых , или бактериями либо в результате метаболической активности , либо в результате пассивной сорбции растворенного железа с последующей реакцией нуклеации . [9] Ферригидрит также встречается в ядре белка ферритина многих живых организмов с целью внутриклеточного хранения железа. [10] [11]

Структура

[ редактировать ]

Ферригидрит существует только в виде мелкозернистого и очень дефектного наноматериала . Порошковая рентгенограмма Fh содержит две полосы рассеяния в наиболее неупорядоченном состоянии и максимум шесть сильных линий в наиболее кристаллическом состоянии. Принципиальное различие между этими двумя дифракционными концевыми элементами, обычно называемыми двухлинейными и шестилинейными ферригидритами, заключается в размере составляющих кристаллитов. [12] [13] Шестистрочная форма была классифицирована IMA как минерал в 1973 году. [14] с номинальной химической формулой 5 Fe
22О
3 · 9ч
2О . [15] Другие предложенные формулы: Fe
5 НО
8 · 4ч
22О [16] и Fe
22О
3 ·2 FeO(OH) ·2,6 H
2О . [17] Однако его формула принципиально неопределенна, поскольку содержание воды в нем варьируется. Двухлинейную форму еще называют водными оксидами железа (HFO).

Из-за наночастичной природы ферригидрита его структура оставалась неуловимой в течение многих лет и до сих пор остается предметом споров. [18] [19] [20] Дритс и др. , используя данные рентгеновской дифракции, [12] в 1993 г. предложил модель многофазной структуры шестилинейного ферригидрита с тремя компонентами: (1) бездефектные кристаллиты (f-фаза) с двойной гексагональной укладкой слоев кислорода и гидроксила (последовательность ABAC) и неупорядоченными октаэдрическими заселениями Fe, (2 ) дефектные кристаллиты (d-фаза) с короткодействующей фероксигитоподобной (δ-FeOOH) структурой и (3) подчиненный ультрадисперсный гематит (α-Fe 2 O 3 ). Модель дифракции была подтверждена в 2002 году методом нейтронографии . [21] и эти три компонента наблюдались с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения . [22] [23] [24] Однофазная модель как для ферригидрита, так и для гидромаггемита. [25] было предложено Мишелем и др. , [26] [27] в 2007–2010 годах на основе анализа парной функции распределения (PDF) данных полного рассеяния рентгеновских лучей. Структурная модель, изоструктурная минералу акдалаиту (Al 10 O 14 (OH) 2 ), содержит 20 % тетраэдрически и 80 % октаэдрически координированного железа. Мансо и др. показал в 2014 году [28] что Дритс и др. [12] модель воспроизводит данные PDF, а также данные Michel et al. [26] модель, и он предложил в 2019 году [20] что тетраэдрическая координация возникает из- за примесей маггемита и магнетита, наблюдаемых с помощью электронной микроскопии. [23] [29] [30]

Пористость и потенциал поглощения окружающей среды

[ редактировать ]

Из-за небольшого размера отдельных нанокристаллов Fh является нанопористым, что дает большие площади поверхности - несколько сотен квадратных метров на грамм. [31] Помимо высокого отношения площади поверхности к объему, Fh также имеет высокую плотность локальных или точечных дефектов , таких как оборванные связи и вакансии. Эти свойства придают высокую способность адсорбировать многие экологически важные химические соединения, включая мышьяк , свинец , фосфат и органические молекулы ( например , гуминовые и фульвокислоты ). [32] [33] [34] [35] Его сильное и обширное взаимодействие с микроэлементами и металлоидами используется в промышленности, в крупных масштабах на водоочистных сооружениях, например, в Северной Германии, и для производства городской воды в Хиросиме , а также в небольших масштабах для очистки сточных и грунтовых вод , например, для очистки воды. удалить мышьяк из промышленных сточных вод и питьевой воды . [36] [37] [38] [39] [40] Его нанопористость и высокое сродство к золоту можно использовать для разработки наноразмерных частиц Au на носителе Fh для каталитического окисления CO при температурах ниже 0 ° C. [41] Дисперсные шестилинейные наночастицы ферригидрита можно захватить в везикулярное состояние, чтобы повысить их стабильность. [42]

Метастабильность

[ редактировать ]

Ферригидрит — метастабильный минерал. Известно, что он является предшественником более кристаллических минералов, таких как гематит и гетит. [43] [44] [45] [46] путем агрегационного роста кристаллов . [47] [48] Однако его трансформация в природных системах обычно блокируется химическими примесями, адсорбированными на его поверхности, например кремнеземом , поскольку большинство природных ферригидритов являются кремнистыми . [49]

В восстановительных условиях, например, в глеевых почвах или в глубоких средах, обедненных кислородом, и часто при помощи микробной активности, ферригидрит может трансформироваться в грин-раст , слоистый двойной гидроксид (ЛДГ), также известный как минерал фужерит . Однако кратковременного воздействия на грин раста кислородом воздуха достаточно, чтобы он снова окислился до ферригидрита, что делает его очень неуловимым соединением.

См. также

[ редактировать ]

К лучше кристаллизованным и менее гидратированным оксигидроксидам железа относятся, среди прочего:

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID   235729616 .
  2. ^ «Данные о минералах ферригидрита» . webmineral.com . Проверено 24 октября 2011 г.
  3. ^ «Информация и данные о минералах ферригидрита» . Mindat.org . Проверено 24 октября 2011 г.
  4. ^ «Справочник по минералогии» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2012 г. Проверено 24 октября 2011 г.
  5. ^ Минераленатлас
  6. ^ Дж. Л. Джамбор, Дж. Э. Дутризак, Chemical Reviews , 98, 22549–2585 (1998).
  7. ^ RM Корнелл RM, У. Швертаммн, Оксиды железа: структура, свойства, реакции, возникновение и использование , Wiley – VCH, Вайнхайм, Германия (2003)
  8. ^ М. Моретт, Происхождение жизни и эволюция биосферы , 28, 385–412 (1998).
  9. ^ Д. Фортин, С. Лэнгли, Earth-Science Reviews , 72, 1–19 (2005).
  10. ^ Н. Д. Частин, П. М. Харрисон, Журнал структурной биологии , 126, 182–194 (1999)
  11. ^ А. Левин, Г. Р. Мур, Н. Е. Ле Брун, Dalton Transactions , 22, 3597–3610 (2005)
  12. ^ Перейти обратно: а б с В.А. Дриц, Б.А. Сахаров, А.Л. Салын и др. Clay Minerals , 28, 185–208 (1993)
  13. ^ А. Мансо А., В.А. Дриц, Clay Minerals , 28, 165–184 (1993)
  14. ^ F. V. Chuckrov, B. B. Zvyagin, A.I. Gorshov, et al. International Geology Review , 16, 1131–1143 (1973)
  15. ^ М. Флейшер, Г. Я. Чао, А. Като (1975): Американский минералог , том 60
  16. ^ Кеннет М. Тау и Уильям Ф. Брэдли (1967): «Минералогический состав коллоидных« водных оксидов железа »». Журнал коллоидной и интерфейсной науки , том 24, выпуск 3, страницы 384–392. дои : 10.1016/0021-9797(67)90266-4
  17. ^ Дж. Д. Рассел (1979): «Инфракрасная спектроскопия ферригидрита: доказательства присутствия структурных гидроксильных групп». Clay Minerals , том 14, выпуск 2, страницы 109–114. два : 10.1180/claymin.1979.014.2.03
  18. ^ Д. Г. Ранкур, Ж. Ф. Менье, американский минералог , 93, 1412–1417 (2008).
  19. ^ А. Мансо. Американский минералог , 96, 521–533 (2011).
  20. ^ Перейти обратно: а б А. Мансо ACS Earth and Space Chemistry , 4, 379–390 (2020). doi : 10.1021/acsearthspacechem.9b00018
  21. ^ Э. Янсен, А. Кек, В. Шафер, У. Швертманн. Прил. Физ. А: Мэтр. наук. Процесс. , 74, С1004–С1006 (2002)
  22. ^ Д.Э. Дженни, Дж.М. Коули, П.Р. Бусек. Американский минералог , 85, 1180–1187 (2000).
  23. ^ Перейти обратно: а б Д.Э. Дженни, Дж.М. Коули, П.Р. Бьюсек. Американский минералог , 86, 327–335 (2001).
  24. ^ А. Мансо. Clay Minerals , 44, 19–34 (2009)
  25. ^ В. Бэррон, Дж. Торрент, Э. де Грейв, американский минералог , 88, 1679–1688 (2003)
  26. ^ Перейти обратно: а б Ф.М. Мишель, Л. Эм, С.М. Антао и др. Наука , 316, 1726–1729 (2007)
  27. ^ FM Мишель, В. Бэррон, Дж. Торрент и др. ПНАН , 107, 2787–2792 (2010)
  28. ^ А. Мансо, С. Скантхакумар, С. Содерхольм, американский минералог , 99, 102–108 (2014). два : 10.2138/am.2014.4576
  29. ^ XJM Коули, Д.Э. Дженни, Р.К. Геркин, П.Р. Бусек, PR, Журнал структурной биологии 131, 210–216 (2000)
  30. ^ Z DE Дженни, Дж. М. Коули, П. Р. Бусек, Клэйс Клэй Майнер. , 48, 111–119 (200)
  31. ^ Т. Химстра, WH Van Riemsdijk, Geochimica et Cosmochimica Acta , 73, 4423–4436 (2009)
  32. ^ А.Л. Фостер, Дж.Э. Браун, Т.Н. Тингл и др. Американский минералог , 83, 553–568 (1998).
  33. ^ А.Х. Уэлч, Д.Б. Вестджон, Д.Р. Хелсель и др. Грунтовые воды , 38, 589–604 (2000).
  34. ^ М. Ф. Хочелла , Т. Касама, А. Путнис и др. Американский минералог , 90, 718–724 (2005).
  35. ^ Д. Постма, Ф. Ларсен, NTM Hue и др. Geochimica et Cosmochimica Acta , 71, 5054–5071 (2007).
  36. ^ П.А. Риверос Дж. Э. Дутризак, П. Спенсер, Canadian Metallurgical Quarterly , 40, 395–420 (2001)
  37. ^ OX Leupin SJ Hug, Water Research , 39, 1729–1740 (2005)
  38. ^ С. Джессен, Ф. Ларсен, CB Кох и др. Экологические науки и технологии , 39, 8045–8051 (2005).
  39. ^ Перейти обратно: а б А. Мансо, М. Лансон, Н. Жоффруа, Geochimica et Cosmochimic Acta , 71, 95–128 (2007)
  40. ^ Д. Пактунц, Дж. Дутризак, В. Герцман, Geochimica et Cosmochimica Acta , 72, 2649–2672.
  41. ^ Н. А. Ходж, К. Дж. Кили, Р. Уайман и др. Катализ сегодня , 72, 133–144 (2002).
  42. ^ Л. Джентиле, Журнал коллоидной и интерфейсной науки , https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.192 (2021)
  43. ^ У. Швертманн, Э. Мурад, Clays Clay Minerals , 31, 277 (1983)
  44. ^ У. Швертманн, Дж. Фридл, Х. Станжек, Журнал коллоидной и интерфейсной науки , 209, 215–223 (1999)
  45. ^ У. Швертманн, Х. Станьек, Х. Х. Бехер, Клэй Майнер. 39, 433–438 (2004)
  46. ^ Ю. Куденнек, А. Лесерф (2006). «Пересмотр трансформации ферригидрита в гетит или гематит» (PDF) . Журнал химии твердого тела . 179 (3): 716–722. Бибкод : 2006JSSCh.179..716C . дои : 10.1016/j.jssc.2005.11.030 . S2CID   93994327 .
  47. ^ В. Р. Фишер, У. Швертманн, Глины и глинистые минералы , 23, 33 (1975)
  48. ^ Дж. Ф. Банфилд, С. А. Уэлч, Х. З. Чжан и др. Наука , 289, 751–754 (2000).
  49. ^ Л. Карлсон, У. Швертманн, Geochimica et Cosmochimica Acta , 45, 421-429 (1981)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferrihydrite&oldid=1228203345"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9ea5b422add080de3d42037083cd351f__1717967520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9e/1f/9ea5b422add080de3d42037083cd351f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ferrihydrite - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)