Jern (III) oxidstruktur, nomenklatur, egenskaber, anvendelser

4313
Charles McCarthy
Jern (III) oxidstruktur, nomenklatur, egenskaber, anvendelser

Det jern (III) oxid Jernoxid er et uorganisk fast stof dannet ved reaktion mellem jern (Fe) og ilt (Oto), hvor der opnås en oxidationstilstand af jern på +3. Dens kemiske formel er FetoELLER3.

I naturen findes det hovedsageligt i form af mineralsk hæmatit, som skylder sit navn på den røde farve på striberne. Hæmatit er den vigtigste jernmalm til industriel brug.

Jernoxid eller jern (III) oxidpulver. W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Kilde: Wikipedia Commons

Farven og udseendet af FetoELLER3 de afhænger af størrelsen og formen af ​​dets partikler samt identiteten og mængden af ​​urenheder og tilstedeværende vand. De gule, orange og røde pigmenter er kendte. Har ikke metallisk glans.

Det leder ikke elektricitet, men blandet med andre oxider kan det fremstille halvlederbriller. Den alfakrystallinske form er antiferromagnetisk og gamma er ferromagnetisk.

Det bruges som et rødt pigment i maling, gummi, keramik og papir. Også i beskyttende belægninger til stål og andre metaller. Dens alsidighed skyldes dens farvelighed og belægningskraft, dens modstandsdygtighed over for ultraviolet lys og baser..

Det bruges til fremstilling af granater eller fine sten af ​​forskellige metaloxider. Det bruges til at polere glas, diamant og ædle metaller (smykkekvalitet). Det bruges også som en katalysator i forskellige reaktioner. Det er blevet brugt til spildevandsrensning.

Artikelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Alfa
    • 1.2 Gamma
    • 1.3 Beta og Epsilon:
  • 2 Nomenklatur
  • 3 egenskaber
    • 3.1 Fysisk tilstand
    • 3.2 Molekylvægt
    • 3.3 Smeltepunkt
    • 3.4 Tæthed
    • 3.5 Opløselighed
    • 3.6 Andre egenskaber
  • 4 anvendelser
    • 4.1 I byggebranchen
    • 4.2 I maling og belægning
    • 4.3 I plast- og gummiindustrien
    • 4.4 I glas og smykker
    • 4.5 Om magnetisk optagemateriale
    • 4.6 I fødevare-, medicinal- og kosmetikindustrien
    • 4.7 I katalyse af kemiske reaktioner
    • 4.8 At reducere den globale opvarmning
    • 4.9 Andre anvendelser
  • 5 Referencer

Struktur

Alpha

Den krystallinske form α-FetoELLER3 har strukturen af ​​korund (mineral AltoELLER3), hvor oxidioner (O-to) danner sekskantede pakket lag med Fe-ioner+3 besætter to tredjedele af de oktaedriske steder.

Med andre ord hver tro+3 er oktaedrisk omgivet af 6 O-ioner-to. Dens farve ændres med stigende partikelstørrelse fra lys rød til mørk lilla.

Gamma

Γ-FetoELLER3 præsenterer en spinellignende struktur med et kubisk pakningsarrangement af oxidioner med Fe-ioner+3 tilfældigt fordelt mellem de oktaedriske og tetraedriske mellemrum. Denne krystallinske sort ændres, når den opvarmes i luft ved mere end 400 ºC, til alfastrukturen. Den har en brun farve.

Beta og Epsilon:

De er sjældne krystallinske former af dette oxid. Β-FetoELLER3 krystalliserer til et rombohedral system. Denne struktur er metastabil, og når den opvarmes over ca. 500 ºC, skifter den til alfa-sorten..

Ε-FetoELLER3 krystalliserer orthorhombisk. Det er også metastabilt, og ved temperaturer mellem 230 og 500 ºC passerer det ind i alfastrukturen..

Nomenklatur

Hæmatit: naturligt mineral FetoELLER3 som krystalliserer i alfa-form. Det er også kendt som specularite eller oligisto.

Hæmatit mineral. Jyothis på ml.wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] Kilde: Wikipedia Commons

Maghemit eller magnetisk hæmatit: gamma-form af FetoELLER3, lidt rigelig i naturen.

Maghemit mineral. Ra'ike [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Kilde: Wikipedia Commons

Jernoxid: TrotoELLER3.

Naturligt jern (III) oxider: Det er dem, der findes i naturen. De blev brugt siden forhistorisk tid, for eksempel i malerierne i Altamira-hulerne.

Syntetisk jern (III) oxider: De fremstilles syntetisk og opnår en sammensætning, der svarer til den af ​​naturlige mineraler. De foretrækkes frem for naturlige på grund af deres rene nuance eller nuance, ensartede egenskaber og farvetone..

Ejendomme

Fysisk tilstand

Fast, hvis farve kan være lysrød, rødbrun og mørk violet afhængig af den krystallinske struktur og partikelstørrelsen.

Molekylær vægt

159,69 g / mol.

Smeltepunkt

1566 ºC.

Massefylde

5,24 g / cm3

Opløselighed

Uopløselig i vand, opløselig i saltsyre (HCI) og svovlsyre (HtoSW4).

Andre egenskaber

- Jernoxider (III) er karakteriseret ved deres lave farveintensitet, deres fremragende modstandsdygtighed over for ultraviolet lys, deres farvelighed og fremragende dækningskraft..

- De er giftfri, farvefast og billig.

- De er resistente over for baser. De reagerer ikke med svage syrer eller svage baser. Hvis de ikke er forurenet med mangan (Mn), reagerer de ikke med organiske opløsningsmidler.

- Alfa-formen er paramagnetisk (den tiltrækkes af magneter, men bliver ikke et permanent magnetiseret materiale) eller antiferromagnetisk. Det er elektrisk isolator.

- Gamma-formen er ferromagnetisk. Dette betyder, at når det udsættes for et magnetfelt, arrangeres materialets magnetiske dipoler, som forbliver i en vis tid efter eliminering af magnetfeltet..

Ansøgninger

I byggebranchen

Jernoxidpigmenter (III) anvendes i vid udstrækning til farvning af cement og andre byggematerialer: blandt andet betonfliser, belægningsten, fibercement, bitumen eller mørtel..

Jernoxidfarvede brolægningsten. ThorPorre [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)] Kilde: Wikipedia Commons

Denne anvendelse er baseret på det faktum, at de ikke påvirker hærdningstiden, kompressionskraften eller trækstyrken for cement eller andre materialer..

Kan inkorporeres i mange bindemidler på grund af deres rene farvetone, god dækningskraft, god slidstyrke og lav tendens til sediment.

I maling og belægning

På grund af deres modstandsdygtighed over for syrer og baser bruges de som pigmenter i maling og lak. Deres modstandsdygtighed over for høje temperaturer gør dem gode i emaljer.

Syntetiske hæmatitbaserede pigmenter anvendes i korrosionsbeskyttende belægninger, især marine. Dens krystallinske struktur forsinker penetrationen af ​​fugt og ætsende stoffer, der findes i saltpeteren.

Beskytter godt på belægninger til indvendigt, udvendigt og metaldele. Ved vedligeholdelse og maling af broer fører brugen til beskyttelse mod fugt, dug eller tæt tåge og let tørring ved lave omgivelsestemperaturer.

Bruges også til tapetpapir.

I plast- og gummiindustrien

Jern (III) oxider bruges til at farve plast og gummi. Syntetiske jernoxider (III) foretrækkes i denne ansøgning. Selvom naturlige jernoxider (III) er billigere, er brugen af ​​dem faldet sammenlignet med syntetiske stoffer.

I glas og smykker

De bruges også til polering af glas, ædle metaller, diamanter og ædelsten..

De fungerer også som farvestoffer til fremstilling af briller.

På magnetisk optagemateriale

Gamma-formen er blevet brugt som et magnetisk materiale i produktionen af ​​magnetiske optagemedier, for eksempel i informationslagringssystemer såsom lyd- og videokassetter, i udsendelsesstudier, disketter, computerbånd og harddiske eller softdiske..

I en sådan anvendelse er partikelstørrelsen yderst vigtig for at sikre gode magnetiske egenskaber. Støjniveauet i magnetbånd falder, når partikelstørrelsen falder.

Deres modstand mod friktion er også vigtig, da disketter har et magnetisk lag, hvor maghemitpartikler findes, og deres brugbare brugstid afhænger af lagets evne til at modstå friktion..

Magnetiske polymere forbindelser er blevet fremstillet med nanopartikler af y-FetoELLER3, til brug i elektromagnetisk interferens og mikrobølgeabsorptionsanordninger.

I fødevare-, medicinal- og kosmetikindustrien

Pigmenter baseret på syntetiske jernoxider (III), der er fremstillet af rene udgangsmaterialer, betragtes som ikke-giftige..

Af denne grund kan de bruges som farvestoffer i fødevarer, farmaceutiske og kosmetiske produkter..

I katalyse af kemiske reaktioner

Jern (III) oxider anvendes som katalysatorer eller katalysatorbaser i forskellige kemiske processer.

Sammen med celluloseacetat er de blevet testet som en understøtning for metalnanopartikler, der skal bruges som katalysatorer ved nedbrydning af giftige organiske forbindelser, der forurener spildevand..

På grund af deres evne til at absorbere lys fra det synlige spektrum er de blevet foreslået til fotokatalyse ved fotodegradering af organisk forurening..

At reducere den globale opvarmning

Hæmatit er blevet undersøgt som et sorbent i kuldioxid (COto). Det undersøges, om dette vil hjælpe med at løse problemet med virkningerne af global opvarmning produceret af den høje koncentration af COto i atmosfæren.

Andre anvendelser

- På grund af dets adsorptionsevne, FetoELLER3 Det bruges til fremstilling af fluor eller andre gassensorer og i fugtighedsdetektorer.

- Blandet med andre oxider bruges det til fremstilling af halvlederkrystaller..

- Det er blevet brugt som en forstærker af de elektrokemiske egenskaber i genopladelige lithiumbatterier.

Referencer

  1. American Elements (2019). Jern (III) oxid. Gendannet fra americanelements.com.
  2. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. John Wiley & Sons.
  3. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Bind 14 og 19. fjerde udgave. John Wiley & Sons.
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Bind A20. Femte udgave. VCH. Verlagsgessellschaft mbH.
  5. Castaño, J.G. og Arroyave, C. (1998). Funktionen af ​​jernoxider. Metal. Madrid, 34 (3), 1998. Gendannet fra revistademetalurgia.revistas.csic.es
  6. Esraa M. Bakhsh, Shahid Ali Khan, Hadi M. Marwani, Ekram Y. Danish, Abdullah M. Asiri, Sher Bahadar Khan. (2017). Ydeevne af celluloseacetat-jernoxid nanokomposit-understøttede metalkatalysatorer mod reduktion af miljøforurenende stoffer. International Journal of Biological Macromolecules. DOI: 10.1016 / j.ijbiomac.2017.09.034
  7. Mora Mendoza, E.Y. et al. (2019). Jernoxider som effektive sorbenter til CO2-opsamling. Journal of Materials Research and Technology. 2019, 8 (3): 2944-2956. Gendannet fra sciencedirect.com.
  8. Piao Xu et al. (2012). Anvendelse af jernoxid-nanomaterialer til spildevandsbehandling: En gennemgang. Videnskab om det samlede miljø 424 (2012) 1-10. Gendannet fra sciencedirect.com.

Endnu ingen kommentarer