Tlenek żelaza

Żelazo utlenione elektrochemicznie (rdza)

Tlenki żelaza to związki chemiczne składające się z żelaza i tlenu . Rozpoznaje się kilka tlenków żelaza. Wszystkie są czarnymi magnetycznymi ciałami stałymi. Często są one niestechiometryczne . Tlenowodorotlenki to pokrewna klasa związków, z których być może najbardziej znanym jest rdza .

Tlenki i oksywodorotlenki żelaza są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i odgrywają ważną rolę w wielu procesach geologicznych i biologicznych. Wykorzystywane są jako rudy żelaza , pigmenty , katalizatory , termity i występują w hemoglobinie . Tlenki żelaza to niedrogie i trwałe pigmenty w farbach, powłokach i kolorowych betonach. Powszechnie dostępne kolory należą do „ziemistego” końca zakresu żółtego / pomarańczowego / czerwonego / brązowego / czarnego. Stosowany jako barwnik spożywczy ma numer E E172.

stechiometrie

Pigment z tlenku żelaza. Brązowy kolor wskazuje, że żelazo jest na stopniu utlenienia +3.

Zielone i czerwonawo-brązowe plamy na próbce rdzenia wapienia, odpowiadające odpowiednio tlenkom/wodorotlenkom Fe ²⁺ i Fe ³⁺ .

Tlenki żelaza występują jako żelazowe ( Fe(II) ) lub żelazowe ( Fe(III) ) lub oba. Przyjmują ośmiościenną lub czworościenną geometrię koordynacyjną . Tylko kilka tlenków jest znaczących na powierzchni ziemi, zwłaszcza wüstite, magnetyt i hematyt .

• Tlenki Fe ^II
  • FeO: tlenek żelaza(II) , wüstite
• Mieszane tlenki Fe ^II i Fe ^III
  • Fe ₃ O ₄ : Tlenek żelaza(II,III) , magnetyt
  • Fe ₄ O ₅
  • Fe ₅ O ₆
  • Fe ₅ O ₇
  • Fe ₂₅ O ₃₂
  • Fe ₁₃ O ₁₉
• Tlenek Fe ^III
  • Fe ₂ O ₃ : tlenek żelaza(III).
    • α - _Fe2O3 : faza alfa _, hematyt
    • β - _Fe2O3 : _faza beta
    • γ - _Fe2O3 : faza gamma _, maghemit
    • ε - _Fe2O3 : _faza epsilon

Rozszerzalność cieplna

Tlenek żelaza	WRC (× 10-6 ° C -1 )
Fe 2 O 3	14,9
Fe 3 O 4	>9,2
FeO	12.1

Wodorotlenki

Główny artykuł: wodorotlenek żelaza (III)

• getyt (α-FeOOH),
• akaganéit (β-FeOOH),
• lepidokrokit (γ-FeOOH),
• feroksyhyt (δ-FeOOH),
• ferrihydryt (Fe ₅ HO ₈ · ok. 4 H ₂ O lub 5 Fe ₂ O ₃ · 9 H ₂ O, lepiej przelać jako FeOOH · 0,4 H ₂ O)
• wysokociśnieniowy FeOOH o strukturze pirytu. Po uruchomieniu odwodnienia faza ta może tworzyć FeO ₂ H _x (0 < x < 1).
• zielona rdza (Fe
  ^III _x Fe
  ^II _y OH _{3 x + y - z} (A ^- ) _z gdzie A ^- to Cl ^- lub 0,5 SO 2 - 4 )

Reakcje

W wielkich piecach i powiązanych fabrykach tlenki żelaza są przekształcane w metal. Typowymi środkami redukującymi są różne formy węgla. Reprezentatywna reakcja zaczyna się od tlenku żelaza:

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO ₂

W naturze

Żelazo jest magazynowane w wielu organizmach w postaci ferrytyny , która jest tlenkiem żelazawym zamkniętym w solubilizującej otoczce białkowej.

Gatunki bakterii , w tym Shewanella oneidensis , Geobacter sulfurreducens i Geobacter metallireducens , wykorzystują tlenki żelaza jako końcowe akceptory elektronów .

Używa

Prawie wszystkie rudy żelaza to tlenki, więc w tym sensie materiały te są ważnymi prekursorami żelaza metalicznego i jego wielu stopów.

Tlenki żelaza są ważnymi pigmentami, występującymi w różnych kolorach (czarny, czerwony, żółty). Wśród wielu zalet są niedrogie, mocno zabarwione i nietoksyczne.

Magnetyt jest składnikiem magnetycznych taśm do nagrywania.

Zobacz też

• Wielkie wydarzenie utleniania
• Żelazny cykl
• Nanocząsteczka tlenku żelaza
• Limonit
• Lista pigmentów nieorganicznych

Linki zewnętrzne

• z Nano-Oxides, Inc. _{dotyczące Fe2O3} .
• Żelazna reakcja jednego garnka
• Statystyki i informacje dotyczące pigmentów tlenku żelaza
• CDC – kieszonkowy przewodnik NIOSH dotyczący zagrożeń chemicznych