wodorek żelaza

Wypełniający przestrzeń model wolnej cząsteczki wodorku żelaza (I) (FeH).

Wodorek żelaza to układ chemiczny, który zawiera żelazo i wodór w jakiejś powiązanej postaci.

Ze względu na powszechne występowanie tych dwóch pierwiastków we wszechświecie, zwrócono uwagę na możliwe związki wodoru i żelaza. Kilka związków molekularnych wykryto w ekstremalnych środowiskach (takich jak atmosfera gwiazd ) lub wykryto je w niewielkich ilościach w bardzo niskich temperaturach. Te dwa pierwiastki tworzą metaliczny stop o ciśnieniu powyżej 35 000 standardowych atmosfer (3,5 GPa), co zostało wysunięte jako możliwe wyjaśnienie niskiej gęstości „żelaznego” rdzenia Ziemi . Jednak związki te są niestabilne po doprowadzeniu do warunków otoczenia i ostatecznie rozkładają się na oddzielne pierwiastki.

Niewielkie ilości wodoru (do około 0,08% wagowych) są wchłaniane przez żelazo, gdy zestala się ze stanu stopionego. Chociaż H 2 jest po prostu zanieczyszczeniem, jego obecność może wpływać na właściwości mechaniczne materiału.

Pomimo ulotnego charakteru binarnych wodorków żelaza, istnieje wiele dość stabilnych kompleksów zawierających wiązania żelazo-wodór (i inne pierwiastki).

Przegląd

Solidne rozwiązania

Żelazo i stopy na bazie żelaza mogą tworzyć stałe roztwory z wodorem , który pod ekstremalnym ciśnieniem może osiągnąć proporcje stechiometryczne, pozostając stabilnym nawet w wysokich temperaturach i który według doniesień może przetrwać przez chwilę pod ciśnieniem otoczenia, w temperaturach poniżej 150 K.

Związki binarne

Związki molekularne

  • wodorożelazo (FeH). Cząsteczka ta została wykryta w atmosferze Słońca i niektórych czerwonych karłów. Jest stabilny tylko jako gaz powyżej temperatury wrzenia żelaza lub jako śladowe ilości w zamrożonych gazach szlachetnych poniżej 30 K (gdzie może tworzyć kompleksy z wodorem cząsteczkowym, takim jak FeH· H
    2     ).
  • Dihydrydożelazo ( FeH
    2     ). Związek ten został uzyskany tylko w bardzo rozrzedzonych gazach lub uwięziony w zamrożonych gazach poniżej 30 K (-243 ° C) i rozkłada się na pierwiastki podczas ogrzewania. Może tworzyć dimer Fe
    2     H
    4     i kompleksy z wodorem cząsteczkowym, takim jak FeH 2 (H 2 ) 2 i FeH 2 (H 2 ) 3 .
  • To, co kiedyś uważano za trihydrydoiron ( FeH
    3     ) , później okazało się , że FeH jest związany z cząsteczkowym wodorem H 2 .

Polimerowe związki sieciowe

  • Wodorek żelaza(I) . Jest stabilny przy ciśnieniach przekraczających 3,5 GPa.
  • Wodorek żelaza(II) lub wodorek żelazawy. Jest stabilny przy ciśnieniach między 45 a 75 GPa.
  • Wodorek żelaza(III) lub wodorek żelazowy. Jest stabilny przy ciśnieniach przekraczających 65 GPa.
  • Pentawodorek żelaza FeH 5 jest wielowodorkiem , w którym jest więcej wodoru niż oczekiwano na podstawie reguł walencyjnych. Jest stabilny pod ciśnieniem powyżej 85 GPa. Zawiera naprzemienne arkusze FeH 3 i wodoru atomowego.

Kompleksy żelazowo-wodorowe

Kompleksy wykazujące wiązania żelazo-wodór obejmują na przykład:

  • tetrakarbonylowodorek żelaza FeH 2 (CO) 4 , pierwszy taki związek, który został zsyntetyzowany (1931).
  • FeH2 (CO) 2 [P(OPh ) 3 ] 2 .
  • Sole anionu FeH
    2− 6     , takie jak heksawodorek magnezowo-żelazowy MgFeH
    6     , otrzymywane przez traktowanie mieszanin proszków magnezu i żelaza wysokim ciśnieniem H 2 .
  • Di- i poliwodorki żelaza, np. [HFe 2 (CO) 8 ] − i klaster [HFe 3 (CO) 11 ] − .

Znane są również kompleksy z ligandami wodoru cząsteczkowego (
H2 ) .

Występowanie biologiczne

Metanogeny , archeony , bakterie i niektóre jednokomórkowe eukarionty zawierają enzymy hydrogenazy , które katalizują reakcje metaboliczne z udziałem wolnego wodoru, którego miejscem aktywnym jest atom żelaza z wiązaniami Fe – H, a także inne ligandy .

Zobacz też

  1. ^   Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemia pierwiastków (wyd. 2). Butterwortha-Heinemanna . ISBN 978-0-08-037941-8 .
  2. ^ ab . JV Badding, RJ Hemley i HK Mao (1991), „Chemia wysokociśnieniowa wodoru w metalach: badanie in situ wodorku żelaza” Science , American Association for the Advancement of Science, tom 253, wydanie 5018, strony 421–424 doi : 10.1126/science.253.5018.421
  3. ^ Saxena, Surendra K.; Liermann, Hanns-Peter; Shen, Guoyin (2004). „Tworzenie wodorku żelaza i magnetytu o wysokim ciśnieniu i temperaturze”. Fizyka Ziemi i wnętrz planetarnych . 146 (1–2): 313–317. Bibcode : 2004PEPI..146..313S . doi : 10.1016/j.pepi.2003.07.030 .
  4. ^ AS Mikhaylushkin, NV Skorodumova, R. Ahuja, B. Johansson (2006), „Właściwości strukturalne i magnetyczne FeH x (x = 0,25; 0,50; 0,75)” Zarchiwizowane 23 lutego 2013 r. W archive.today . W: Wodór w materii: zbiór artykułów przedstawionych na drugim międzynarodowym sympozjum na temat wodoru w materii (ISOHIM) , AIP Conference Proceedings, tom 837, strony 161–167 doi : 10.1063/1.2213072
  5. ^ Hiroshi Nakazawa, Masumi Itazaki „Kompleksy Fe – H w katalizie” Tematy chemii metaloorganicznej (2011) 33: 27–81. doi : 10.1007/978-3-642-14670-1_2
  6. ^ a b   Hieber, W .; F. Leuterta (1931). "Zur Kenntnis des koordinativ gebundenen Kohlenoxyds: Bildung von Eisencarbonylwasserstoff". Naturwissenschaften . 19 (17): 360–361. Bibcode : 1931NW.....19..360H . doi : 10.1007/BF01522286 . S2CID 791569 .
  7. ^ Antonow, VE; Cornell, K.; Fiedotow, WK; Ponyatovsky, AI Kolesnikow EG; Shiryaev, VI; Wipf, H. (1998). „Badanie metodą dyfrakcji neutronów wodorków i deuterków żelaza dhcp i hcp” (PDF) . Dziennik stopów i związków . 264 (1–2): 214–222. doi : 10.1016/S0925-8388(97)00298-3 .
  8. ^ a b   Wang, Xuefeng; Andrews, Lester (2009). „Widma w podczerwieni i obliczenia teoretyczne dla wodorków metali Fe, Ru i Os oraz kompleksów diwodorowych”. Czasopismo Chemii Fizycznej A. 113 (3): 551–563. Bibcode : 2009JPCA..113..551W . doi : 10.1021/jp806845h . PMID 19099441 .
  9. ^ Helga Körsgen, Petra Mürtz, Klaus Lipus, Wolfgang Urban, Jonathan P. Towle, John M. Brown (1996), „Identyfikacja rodnika FeH2 w
    .     fazie gazowej metodą spektroskopii w podczerwieni” The Journal of Chemical Physics tom 104(12) strona 4859 doi : 10.1063/1.471180
  10. ^ George V. Chertihin i Lester Andrews (1995), „Widma w podczerwieni FeH, FeH2 i
    wydanie     FeH3 w
    99 ,     stałym argonie” Journal of Physical Chemistry tom 32, strony 12131–12134
  11. ^ a b   Andrews, Lester (2004). „Macierzowe widma w podczerwieni i obliczenia funkcjonału gęstości wodorków metali przejściowych i kompleksów diwodorowych”. Recenzje Towarzystwa Chemicznego . 33 (2): 123–132. doi : 10.1039/B210547K . PMID 14767507 .
  12. ^   Pepin, CM; Geneste, G.; Dewaele, A.; Mezouar, M.; Loubeyre, P. (27 lipca 2017). „Synteza FeH5: struktura warstwowa z płytami wodoru atomowego” . nauka . 357 (6349): 382–385. Bibcode : 2017Sci...357..382P . doi : 10.1126/science.aan0961 . PMID 28751605 .
  13. ^    Fontecilla-Camps, JC; Amara, P.; Cavazza, C.; Nicolet, Y.; Volbeda, A. (2009). „Zależności struktura-funkcja metaloenzymów beztlenowej obróbki gazów”. Natura . 460 (7257): 814–822. Bibcode : 2009Natur.460..814F . doi : 10.1038/natura08299 . PMID 19675641 . S2CID 4421420 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Iron_hydride&oldid=1118577649 ”