BESI (III) HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAANNYA - KIMIA - 2026

The hidroksida besi (III) adalah sebatian organik yang formula adalah ketat Fe (OH) ₃ , di mana bahagian Fe ³⁺ dan OH ^- adalah 3: 1. Walau bagaimanapun, kimia besi cukup berbelit-belit; jadi pepejal ini tidak hanya terdiri daripada ion yang disebutkan.

Sebenarnya, Fe (OH) ₃ mengandungi anion O ^2- ; oleh itu, ia adalah besi hidroksida monohidrat oksida: FeOOH · H ₂ O. Sekiranya bilangan atom bagi sebatian terakhir ini ditambahkan, maka akan disahkan bahawa ia bertepatan dengan bilangan Fe (OH) ₃ . Kedua-dua formula tersebut sah untuk merujuk kepada hidroksida logam ini.

Besi (III) hidroksida di kolam katak. Sumber: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Dalam makmal pengajaran atau penyelidikan kimia, Fe (OH) ₃ diperhatikan sebagai endapan coklat oren; serupa dengan sedimen pada gambar di atas. Apabila pasir berkarat dan gelatin ini dipanaskan, ia mengeluarkan lebihan air, mengubah warna oren-kekuningannya (pigmen kuning 42).

Pigmen kuning 42 ini adalah FeOOH · H ₂ O yang sama tanpa kehadiran air tambahan yang diselaraskan dengan Fe ³⁺ . Apabila ini mengalami dehidrasi, ia berubah menjadi FeOOH, yang boleh wujud dalam bentuk polimorf yang berlainan (goethite, akaganeite, lepidocrocite, feroxihita, antara lain).

Mineral bernalit, sebaliknya, menunjukkan kristal hijau dengan komposisi asas Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; sumber mineralogi hidroksida ini.

Struktur besi (III) hidroksida

Struktur kristal oksida besi dan hidroksida agak rumit. Tetapi, dari sudut pandang sederhana, ia boleh dianggap sebagai pengulangan unit oktahedral yang diperintahkan FeO ₆ . Oleh itu, oktahedra besi-oksigen ini bersatu melalui sudut mereka (Fe-O-Fe), atau wajah mereka, membentuk semua jenis rantai polimer.

Sekiranya rantai tersebut kelihatan tersusun di angkasa, pepejal itu dikatakan berkristal; jika tidak ia adalah amorf. Faktor ini, bersama dengan cara penyatuan oktahedron, menentukan kestabilan tenaga kristal dan, oleh itu, warnanya.

Sebagai contoh, kristal orthorhombic bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, mempunyai warna kehijauan kerana fakta bahawa octahedra FeO ₆ mereka hanya mengikat melalui sudut mereka; tidak seperti hidroksida besi lain, yang kelihatan kemerahan, kuning atau coklat, bergantung pada tahap penghidratan.

Perlu diperhatikan bahawa oksigen FeO ₆ berasal dari OH ^- atau O ^2- ; penerangan yang tepat sesuai dengan hasil analisis kristalografi. Walaupun tidak ditangani sedemikian rupa, sifat ikatan Fe-O adalah ionik dengan watak kovalen tertentu; yang bagi logam peralihan lain menjadi lebih kovalen, seperti perak.

Hartanah

Walaupun Fe (OH) ₃ adalah pepejal yang mudah dikenali ketika garam besi ditambahkan ke medium alkali, sifatnya tidak sepenuhnya jelas.

Walau bagaimanapun, diketahui bahawa ia bertanggungjawab untuk mengubah sifat organoleptik (rasa dan warna, terutama) air minuman; yang sangat tidak larut dalam air (K _sp = 2.79 · 10 ^-39 ); dan juga bahawa jisim molar dan ketumpatannya adalah 106.867 g / mol dan 4.25 g / mL.

Hidroksida ini (seperti turunannya) tidak boleh mempunyai takat lebur atau didih yang ditentukan kerana apabila dipanaskan, ia melepaskan wap air, dengan itu mengubahnya menjadi bentuk anhidrat FeOOH (bersama dengan semua polimorfnya). Oleh itu, jika pemanasan berterusan, FeOOH akan mencair dan bukan FeOOH · H ₂ O.

Untuk mengkaji sifatnya dengan lebih mendalam, perlu membuat pigmen kuning 42 untuk banyak kajian; tetapi lebih besar kemungkinan bahawa dalam proses itu berubah warnanya menjadi kemerah-merahan, menunjukkan pembentukan FeOOH; atau sebaliknya, ia larut dalam kompleks berair Fe (OH) ₆ ³⁺ (medium asid), atau dalam anion Fe (OH) ₄ ^- (medium yang sangat asas).

Permohonan

Penyerap

Pada bagian sebelumnya, disebutkan bahwa Fe (OH) ₃ sangat tidak larut dalam air, dan bahkan dapat memicu pada pH mendekati 4,5 (jika tidak ada spesies kimia yang mengganggu). Dengan mengendap, ia dapat membawa (kotoran bersama) beberapa kekotoran dari persekitaran yang berbahaya bagi kesihatan; sebagai contoh, garam kromium atau arsenik (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ , dan As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Kemudian, hidroksida ini memungkinkan untuk menyekat logam-logam ini dan logam-logam lain yang lebih berat, bertindak sebagai penyerap.

Teknik ini tidak begitu banyak dalam mengendapkan Fe (OH) ₃ (mengalkali medium), melainkan ditambahkan secara langsung ke air atau tanah yang tercemar, menggunakan serbuk atau biji-bijian yang dibeli secara komersial.

Penggunaan terapeutik

Zat besi adalah elemen penting untuk tubuh manusia. Anemia adalah salah satu penyakit yang paling ketara kerana kekurangannya. Atas sebab ini, selalu menjadi kajian untuk mencari alternatif yang berbeza untuk memasukkan logam ini ke dalam makanan kita supaya kesan cagaran tidak dihasilkan.

Salah satu makanan tambahan berdasarkan Fe (OH) ₃ adalah berdasarkan kompleksnya dengan polimaltosa (polimaltosa besi), yang mempunyai tahap interaksi yang lebih rendah dengan makanan daripada FeSO ₄ ; iaitu lebih banyak zat besi tersedia secara biologi untuk badan dan tidak diselaraskan dengan matriks atau pepejal lain.

Makanan tambahan yang lain terdiri daripada nanopartikel Fe (OH) _{3 yang} digantung dalam medium yang terdiri terutamanya daripada adipat dan tartrat (dan garam organik lain). Ini terbukti kurang toksik daripada FeSO ₄ , selain meningkatkan hemoglobin, ia tidak terkumpul di mukosa usus, dan mendorong pertumbuhan mikroba yang bermanfaat.

Pigmen

Pigment Yellow 42 digunakan dalam cat dan kosmetik, dan dengan itu tidak menimbulkan risiko kesihatan yang berpotensi; kecuali jika ditelan secara tidak sengaja.

Bateri besi

Walaupun Fe (OH) ₃ tidak digunakan secara formal dalam aplikasi ini , ini dapat berfungsi sebagai bahan awal untuk FeOOH; sebatian di mana salah satu elektrod bateri besi yang murah dan sederhana dihasilkan, yang juga berfungsi pada pH neutral.

Tindak balas separuh sel untuk bateri ini dinyatakan di bawah dengan persamaan kimia berikut:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

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

Anod menjadi elektrod besi, yang melepaskan elektron yang kemudiannya, setelah melalui litar luaran, memasuki katod; elektrod yang diperbuat daripada FeOOH, berkurang menjadi Fe ²⁺ . Medium elektrolit untuk bateri ini terdiri daripada garam larut Fe ²⁺ .

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Ferrik hidroksida. Pangkalan Data PubChem. CID = 73964. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Besi (III) oksida-hidroksida. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (sf). Ferric Hydroxide Granular untuk Penghapusan Arsenik dari Air Minum. . Dipulihkan dari: archive.unu.edu
5. RM Cornell dan U. Schwertmann. (sf). Oksida besi: struktur, sifat, tindak balas, kejadian dan kegunaannya. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: ferrik hidroksida baru dengan struktur perovskite. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Geokimia Alam Sekitar Polimer Ferrik dalam Larutan dan Pemendakan Berair. Dipulihkan dari: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Sifat kimia dan fizikal besi (III) -oksida hidrat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C dan Geisser P. (2007). Interaksi antara kompleks polimaltosa besi (III)-hidroksida dan ubat-ubatan / kajian makmal yang biasa digunakan pada tikus. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Besi nanopartikulat (III) okso-hidroksida memberikan besi selamat yang diserap dan digunakan dengan baik pada manusia. Nanomedicine: nanoteknologi, biologi, dan perubatan, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi, & M. Knipper. (2019). Bukti Konsep Besi Besi-III (III) hidroksida Bateri Berfungsi pada pH Neutral. Int. J. Elektrokem. Sci., Jilid 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37