Оксид железа
Оксиды железа – это химические соединения, состоящие из железа и кислорода . несколько оксидов Известны железа. Часто они нестехиометричны . Оксигидроксиды представляют собой родственный класс соединений, возможно, самым известным из которых является ржавчина . [ 1 ]
Оксиды и оксигидроксиды железа широко распространены в природе и играют важную роль во многих геологических и биологических процессах. Они используются в качестве железных руд , пигментов , катализаторов , в термитах , встречаются в гемоглобине . Оксиды железа — это недорогие и долговечные пигменты в красках, покрытиях и цветном бетоне. Обычно доступные цвета находятся в « землистом » конце желтого/оранжевого/красного/коричневого/черного диапазона. При использовании в качестве пищевого красителя он имеет номер E E172.
Стехиометрия
[ редактировать ]
Оксиды железа бывают двухвалентными ( Fe(II) ) или трехвалентными ( Fe(III) ), или и теми, и другими. Они принимают октаэдрическую или тетраэдрическую координационную геометрию . Лишь немногие оксиды имеют важное значение на земной поверхности, особенно вюстит, магнетит и гематит.
- Оксиды Fe II
- FeO: оксид железа(II) , вюстит.
- Смешанные оксиды Fe II и Fe III
- Оксиды Fe III
- Fe 2 O 3 : оксид железа(III)
- α-Fe 2 O 3 : альфа-фаза , гематит.
- β-Fe 2 O 3 : бета-фаза
- γ-Fe 2 O 3 : гамма-фаза , маггемит
- ε-Fe 2 O 3 : эпсилон-фаза
- Fe 2 O 3 : оксид железа(III)
Тепловое расширение
[ редактировать ]| Оксид железа | КТР (× 10 −6 °С −1 ) |
|---|---|
| Fe2OFe2O3 | 14.9 [ 6 ] |
| Fe 3 О 4 | >9,2 [ 6 ] |
| FeO | 12.1 [ 6 ] |
Оксид-гидроксиды
[ редактировать ]- гетит (α-FeOOH),
- акаганеит (β-FeOOH),
- лепидокрокит (γ-FeOOH),
- фероксигит (δ-FeOOH),
- ферригидрит (Fe 5 HO 8 · 4 H 2 O ок., или 5 Fe 2 O 3 · 9 H 2 O, лучше переделать в FeOOH · 0,4 H 2 O)
- FeOOH со структурой пирита высокого давления. [ 7 ] После дегидратации запуска эта фаза может образовывать FeO 2 H x (0 < x < 1). [ 8 ]
- зеленая ржавчина (Fe III
х Fe II
y OH 3 x + y − z (A − ) z где A − это Cl − или 0,5 SO2−4 4)
Реакции
[ редактировать ]В доменных печах и связанных с ними заводах оксиды железа перерабатываются в металл. Типичными восстановителями являются различные формы углерода. Типичная реакция начинается с оксида железа: [ 9 ]
- 2 Fe 2 O 3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO 2
На природе
[ редактировать ]Железо хранится во многих организмах в форме ферритина , который представляет собой оксид железа, заключенный в солюбилизирующую белковую оболочку. [ 10 ]
Виды бактерий , в том числе Shewanella oneidensis , Geobacterulferreducens и Geobacter metallireducens , используют оксиды железа в качестве терминальных акцепторов электронов . [ 11 ]
Использование
[ редактировать ]Почти все железные руды представляют собой оксиды, поэтому в этом смысле эти материалы являются важными предшественниками металлического железа и его многочисленных сплавов.
Оксиды железа — важные пигменты , имеющие различные цвета (черный, красный, желтый). Среди их многочисленных преимуществ они недорогие, ярко окрашенные и нетоксичные. [ 12 ]
Магнетит входит в состав магнитных записывающих лент.
См. также
[ редактировать ]- Великое событие окисления
- Железный цикл
- Наночастица оксида железа
- Лимонит
- Список неорганических пигментов
- Гидроксид железа(II)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Корнелл, РМ; Швертманн, У (2003). Оксиды железа: строение, свойства, реакции, возникновение и . Вайли ВЧ. ISBN 978-3-527-30274-1 .
- ^ Лавина, Б.; Дера, П.; Ким, Э.; Мэн, Ю.; Даунс, RT; Век, П.Ф.; Саттон, СР; Чжао, Ю. (октябрь 2011 г.). «Открытие извлекаемого оксида железа высокого давления Fe4O5» . Труды Национальной академии наук . 108 (42): 17281–17285. Бибкод : 2011PNAS..10817281L . дои : 10.1073/pnas.1107573108 . ПМК 3198347 . ПМИД 21969537 .
- ^ Лавина, Барбара; Мэн, Юэ (2015). «Синтез Fe5O6» . Достижения науки . 1 (5): e1400260. дои : 10.1126/sciadv.1400260 . ПМЦ 4640612 . ПМИД 26601196 .
- ^ Jump up to: а б Быкова Е.; Дубровинский Л.; Дубровинская Н.; Быков М.; Маккаммон, К.; Овсянников С.В.; Лиерманн, Х.-П.; Купенко И.; Чумаков А.И.; Рюффер, Р.; Ханфланд, М.; Прокопенко, В. (2016). «Структурная сложность простого Fe2O3 при высоких давлениях и температурах» . Природные коммуникации . 7 : 10661. Бибкод : 2016NatCo...710661B . дои : 10.1038/ncomms10661 . ПМЦ 4753252 . ПМИД 26864300 .
- ^ Мерлини, Марко; Ханфланд, Майкл; Саламат, Ашкан; Петижирар, Сильвен; Мюллер, Харальд (2015). «Кристаллические структуры Mg2Fe2C4O13 с тетраэдрически координированным углеродом и Fe13O19, синтезированные в условиях глубокой мантии». Американский минералог . 100 (8–9): 2001–2004 гг. Бибкод : 2015AmMin.100.2001M . дои : 10.2138/am-2015-5369 . S2CID 54496448 .
- ^ Jump up to: а б с Факури Хасанабади, М.; Кокаби, Ах; Немати, А.; Зинатлу Аджабшир С. (февраль 2017 г.). «Взаимодействия вблизи трехфазных границ металл/стекло/воздух в плоских твердооксидных топливных элементах». Международный журнал водородной энергетики . 42 (8): 5306–5314. doi : 10.1016/j.ijhydene.2017.01.065 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Ниси, Масаюки; Куваяма, Ясухиро; Цучия, Джун; Цучия, Таку (2017). «Форма FeOOH высокого давления типа пирита» . Природа . 547 (7662): 205–208. Бибкод : 2017Natur.547..205N . дои : 10.1038/nature22823 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 28678774 . S2CID 205257075 .
- ^ Ху, Цинъян; Ким, Дакёнг; Лю, Цзинь; Мэн, Юэ; Люсян, Ян; Чжан, Дунчжоу; Мао, Венди Л .; Мао, Хо-кванг (2017). «Дегидрирование гетита в глубоких нижних слоях мантии Земли» . Труды Национальной академии наук . 114 (7): 1498–1501. Бибкод : 2017PNAS..114.1498H . дои : 10.1073/pnas.1620644114 . ПМК 5320987 . ПМИД 28143928 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1072. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Хонарманд Эбрахими, Курош; Хагедорн, Питер-Леон; Хаген, Уилфред Р. (2015). «Единство в биохимии белков-запасателей железа ферритина и бактериоферритина» . Химические обзоры . 115 (1): 295–326. дои : 10.1021/cr5004908 . ПМИД 25418839 .
- ^ Бретшгер, О.; Образцова А.; Штурм, Калифорния; Чанг, И.С.; Горби, Ю.А.; Рид, С.Б.; Калли, Делавэр; Рирдон, CL; Баруа, С.; Ромин, МФ; Чжоу, Дж.; Беляев А.С.; Буэнни, Р.; Саффарини, Д.; Мансфельд, Ф.; Ким, Б.-Х.; Фредриксон, Дж. К.; Нилсон, К.Х. (20 июля 2007 г.). «Текущее производство и восстановление оксидов металлов с помощью Shewanella oneidensis MR-1 дикого типа и мутантов» . Прикладная и экологическая микробиология . 73 (21): 7003–7012. Бибкод : 2007ApEnM..73.7003B . дои : 10.1128/АЕМ.01087-07 . ПМК 2223255 . ПМИД 17644630 .
- ^ Буксбаум, Гюнтер; Принцен, Гельмут; Мансманн, Манфред; Раде, Дитер; Тренчек, Герхард; Вильгельм, Волкер; Блэк, Стефани; Винанд, Хеннинг; Адель, Йорг; Адриан, Герхард; Брандт, Карл; Корк, Уильям Б.; Винкелер, Генрих; Майер, Вильфрид; Шнайдер, Клаус (2009). «Пигменты неорганические, 3. Цветные пигменты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.n20_n02 . ISBN 978-3527306732 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
