Jern (III) oksydstruktur, nomenklatur, egenskaper, bruksområder

4419
Charles McCarthy
Jern (III) oksydstruktur, nomenklatur, egenskaper, bruksområder

De jern (III) oksid Jernoksid er et uorganisk fast stoff dannet ved reaksjon av jern (Fe) og oksygen (Oto), der man oppnår en oksidasjonstilstand av jern på +3. Dens kjemiske formel er FetoELLER3.

I naturen finnes det hovedsakelig i form av mineral hematitt, som skylder navnet sitt på den røde fargen på stripene. Hematitt er den viktigste jernmalmen til industriell bruk.

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

Fargen og utseendet på FetoELLER3 de avhenger av størrelsen og formen på partiklene, samt identiteten og mengden urenheter og vann som er tilstede. De gule, oransje og røde pigmentene er kjent. Har ikke metallisk glans.

Den leder ikke strøm, men blandet med andre oksider kan den lage halvlederbriller. Den alfakrystallinske formen er antiferromagnetisk og gamma er ferromagnetisk.

Det brukes som et rødt pigment i maling, gummi, keramikk og papir. Også i beskyttende belegg for stål og andre metaller. Allsidigheten er på grunn av farbarhet og beleggkraft, motstand mot ultrafiolett lys og baser..

Den brukes til fremstilling av granater eller fine steiner av forskjellige metalloksider. Den brukes til å pusse glass, diamant og edle metaller (smykkekvalitet). Det brukes også som en katalysator i forskjellige reaksjoner. Det har blitt brukt til avløpsvannbehandling.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Alfa
    • 1.2 Gamma
    • 1.3 Beta og Epsilon:
  • 2 Nomenklatur
  • 3 eiendommer
    • 3.1 Fysisk tilstand
    • 3.2 Molekylvekt
    • 3.3 Smeltepunkt
    • 3.4 Tetthet
    • 3.5 Løselighet
    • 3.6 Andre egenskaper
  • 4 bruksområder
    • 4.1 I byggebransjen
    • 4.2 I maling og belegg
    • 4.3 I plast- og gummiindustrien
    • 4.4 I glass og smykker
    • 4.5 På magnetisk opptaksmateriale
    • 4.6 I næringsmiddel-, farmasøytisk og kosmetisk industri
    • 4.7 I katalyse av kjemiske reaksjoner
    • 4.8 For å redusere global oppvarming
    • 4.9 Andre bruksområder
  • 5 Referanser

Struktur

Alpha

Den krystallinske formen α-FetoELLER3 har strukturen til korund (mineral AltoELLER3), hvor oksidioner (O-to) danner sekskantede pakket lag, med Fe-ioner+3 okkuperer to tredjedeler av de oktaedriske stedene.

Med andre ord hver tro+3 er oktaedrisk omgitt av 6 O-ioner-to. Fargen endres med økende partikkelstørrelse fra knallrød til mørk lilla.

Gamma

Γ-FetoELLER3 presenterer en spinellignende struktur med et kubisk pakningsarrangement av oksidioner, med Fe-ioner+3 tilfeldig fordelt mellom oktaedriske og tetraedriske mellomrom. Denne krystallinske varianten endres til alfastrukturen når den varmes opp i luft ved mer enn 400 ° C. Den har en brun farge.

Beta og Epsilon:

De er sjeldne krystallformer av dette oksidet. Β-FetoELLER3 krystalliserer seg til et rombohedral system. Denne strukturen er metastabilt, og når den varmes opp over 500 ° C endres den til alfa-varianten..

Ε-FetoELLER3 krystalliserer ortorombisk. Det er også metastabilt, og ved temperaturer mellom 230 og 500 ºC går det over i alfastrukturen..

Nomenklatur

Hematitt: naturlig mineral FetoELLER3 som krystalliserer i alfa-form. Det er også kjent som specularite eller oligisto.

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

Maghemitt eller magnetisk hematitt: gamma-form av FetoELLER3, lite rikelig i naturen.

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

Jernoksid: TrotoELLER3.

Naturlige jern (III) oksider: De er de som finnes i naturen. De ble brukt siden forhistorisk tid, for eksempel i maleriene til Altamira-hulene.

Syntetisk jern (III) oksider: De fremstilles syntetisk, og får en sammensetning som tilsvarer den av naturlige mineraler. De foretrekkes fremfor naturlige for deres rene fargetone eller fargetone, konsistente egenskaper og fargetone..

Eiendommer

Fysisk tilstand

Solid, hvis fargestoffer kan være lysrød, rødbrun og mørk fiolett, avhengig av den krystallinske strukturen og partikkelstørrelsen.

Molekylær vekt

159,69 g / mol.

Smeltepunkt

1566 ºC.

Tetthet

5,24 g / cm3

Løselighet

Uoppløselig i vann, løselig i saltsyre (HCl) og svovelsyre (HtoSW4).

Andre egenskaper

- Jern (III) oksider er preget av deres lave fargeintensitet, deres utmerkede motstand mot ultrafiolett lys, deres fargbarhet og utmerkede dekkekraft..

- De er giftfrie, fargerike og billige.

- De er motstandsdyktige mot baser. De reagerer ikke med svake syrer eller svake baser. Hvis de ikke er forurenset med mangan (Mn), reagerer de ikke med organiske løsningsmidler.

- Alfaformen er paramagnetisk (den tiltrekkes av magneter, men blir ikke et permanent magnetisert materiale) eller antiferromagnetisk. Det er elektrisk isolator.

- Gamma-formen er ferromagnetisk. Dette betyr at når det utsettes for et magnetfelt, blir materialets magnetiske dipoler ordnet, som blir værende i en viss tid etter at magnetfeltet er eliminert..

applikasjoner

I byggebransjen

Jern (III) oksidpigmenter brukes i stor grad til å fargelegge sement og andre byggematerialer: betongfliser, beleggstein, fibrøs sement, bitumen eller mørtel, blant andre..

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

Denne bruken er basert på at de ikke påvirker herdetiden, kompresjonskraften eller strekkfastheten til sement eller andre materialer..

Kan innlemmes i mange permer på grunn av deres rene fargetone, god dekkraft, god slitestyrke og lav tendens til sediment.

I maling og belegg

På grunn av deres motstand mot syrer og baser, brukes de som pigmenter i maling og lakk. Deres motstand mot høye temperaturer gjør dem gode i emaljer.

Syntetiske hematittbaserte pigmenter brukes i korrosjonsbeskyttende belegg, spesielt marine. Den krystallinske strukturen forsinker penetrering av fuktighet og etsende stoffer som er tilstede i salpeteren.

Beskytter godt på belegg for interiør, eksteriør og metalldeler. Ved vedlikehold og maling av broer fører bruken til beskyttelse mot fuktighet, dugg eller tett tåke, og til lett tørking ved lave omgivelsestemperaturer.

Brukes også i veggpapir.

I plast- og gummiindustrien

Jern (III) oksider brukes til å fargelegge plast og gummi. Syntetisk jern (III) oksider er foretrukket i denne søknaden. Selv om naturlige jern (III) oksider er billigere, har bruken av dem redusert sammenlignet med syntetiske stoffer.

I glass og smykker

De brukes også til polering av glass, edle metaller, diamanter og edelstener..

De fungerer også som fargestoffer ved produksjon av briller.

På magnetisk opptaksmateriale

Gamma-formen har blitt brukt som et magnetisk materiale i produksjonen av magnetiske opptaksmedier, for eksempel i informasjonslagringssystemer som lyd- og videokassetter, i kringkastingsstudioer, disketter, datamaskinbånd og harddisker eller myke stasjoner..

I en slik anvendelse er partikkelstørrelsen ekstremt viktig for å sikre gode magnetiske egenskaper. Støynivået i magnetbånd synker når partikkelstørrelsen avtar.

Deres motstand mot friksjon er også viktig, siden diskettene har et magnetisk lag der det finnes maghemittpartikler, og deres nyttige brukstid avhenger av lagets evne til å motstå friksjon..

Magnetiske polymere forbindelser er blitt fremstilt med nanopartikler av γ-FetoELLER3, for bruk i elektromagnetiske interferens- og mikrobølgeabsorpsjonsenheter.

I næringsmiddel-, farmasøytisk og kosmetisk industri

Pigmenter basert på oksyder av syntetisk jern (III) som er produsert av rene utgangsmaterialer, anses som ikke-giftige..

Av denne grunn kan de brukes som fargestoffer i matvarer, farmasøytiske og kosmetiske produkter..

I katalyse av kjemiske reaksjoner

Jern (III) oksider brukes som katalysatorer eller katalysatorbaser i forskjellige kjemiske prosesser.

Sammen med celluloseacetat er de testet som en støtte for metall-nanopartikler som skal brukes som katalysatorer ved nedbrytning av giftige organiske forbindelser som forurenser avløpsvann..

På grunn av deres evne til å absorbere lys fra det synlige spekteret, har de blitt foreslått for fotokatalyse ved fotnedbrytning av organisk forurensning..

For å redusere global oppvarming

Hematitt har blitt studert som et sorbent i karbondioksid (COto). Det undersøkes om dette vil bidra til å løse problemet med effekten av global oppvarming produsert av den høye konsentrasjonen av COto i atmosfæren.

Andre bruksområder

- På grunn av sin adsorberende kapasitet, FetoELLER3 Den brukes til fremstilling av fluor eller andre gassensorer og i fuktighetsdetektorer.

- Blandet med andre oksider, brukes den til produksjon av halvlederkrystaller..

- Den har blitt brukt som en forsterker av de elektrokjemiske egenskapene i oppladbare litiumbatterier.

Referanser

  1. American Elements (2019). Jern (III) Oksid. Gjenopprettet fra americanelements.com.
  2. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. John Wiley & Sons.
  3. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volum 14 og 19. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Volum A20. Femte utgave. VCH. Verlagsgessellschaft mbH.
  5. Castaño, J.G. og Arroyave, C. (1998). Funksjonaliteten til jernoksider. Metall. Madrid, 34 (3), 1998. Gjenopprettet 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). Ytelse av celluloseacetat-jernoksid nanokompositt støttede metallkatalysatorer mot reduksjon av miljøforurensende stoffer. International Journal of Biological Macromolecules. DOI: 10.1016 / j.ijbiomac.2017.09.034
  7. Mora Mendoza, E.Y. et al. (2019). Jernoksider som effektive sorbenter for CO2-fangst. Journal of Materials Research and Technology. 2019, 8 (3): 2944-2956. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  8. Piao Xu, et al. (2012). Bruk av jernoksid-nanomaterialer i avløpsrensing: En gjennomgang. Science of the Total Environment 424 (2012) 1-10. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.