Struktur, sifat, tata nama besi oksida, penggunaan



A besi oksida adalah salah satu senyawa yang terbentuk antara zat besi dan oksigen. Mereka ditandai dengan menjadi ionik dan kristal, dan mereka terbaring produk erosi mineral, menyusun lantai, massa vegetasi dan, bahkan, bagian dalam organisme hidup.

Saat itulah salah satu keluarga senyawa yang mendominasi kerak bumi. Apa sebenarnya mereka? Enam belas oksida besi diketahui sampai saat ini, sebagian besar dari mereka berasal dari alam dan lainnya disintesis di bawah kondisi tekanan atau suhu yang ekstrem..

Pada gambar atas, sebagian bubuk besi oksida ditunjukkan. Warna merahnya yang khas meliputi besi dari beberapa elemen arsitektur yang dikenal sebagai karat. Juga, diamati di lereng, gunung atau tanah, dicampur dengan mineral lain, seperti bubuk kuning goethite (α-FeOOH).

Besi oksida yang paling umum dikenal adalah hematit (α-Fe2O3) dan maghemite (Υ- Iman2O3), kedua polimorf oksida besi; dan yang terpenting, magnetit (Iman3O4). Struktur polimorfik dan luas permukaannya yang besar menjadikannya bahan yang menarik seperti sorben, atau untuk sintesis partikel nano dengan aplikasi luas.

Indeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Polimorfisme
    • 1.2 Tautan struktural
  • 2 Properti
  • 3 Nomenklatur
    • 3.1 Nomenklatur sistematis
    • 3.2 Nomenklatur saham
    • 3.3 Nomenklatur tradisional
  • 4 Penggunaan
    • 4.1 Partikelnano
    • 4.2 Pigmen
  • 5 Referensi

Struktur

Gambar atas adalah representasi dari struktur kristal FeO, salah satu oksida besi di mana besi memiliki valensi +2. Bola merah sesuai dengan anion O2-, sedangkan yang kuning untuk kation Fe2+. Perhatikan juga bahwa setiap Iman2+ dikelilingi oleh enam O2-, membentuk unit koordinasi oktahedral.

Oleh karena itu, struktur FeO dapat "hancur" menjadi unit-unit FeO6, di mana atom pusat adalah Iman2+. Dalam kasus oksihidroksida atau hidroksida, satuan oktahedral adalah FeO3(OH)3.

Dalam beberapa struktur bukan oktahedron adalah unit tetrahedral, FeO4. Untuk alasan ini struktur oksida besi biasanya diwakili dengan octahedron atau tetrahedra dengan pusat besi.

Struktur oksida besi tergantung pada kondisi tekanan atau suhu, rasio Fe / O (yaitu, berapa banyak oksigen yang ada per besi dan sebaliknya), dan valensi besi (+2, +3 dan, sangat jarang pada oksida sintetis, +4).

Secara umum, anion besar O2- mereka disejajarkan membentuk lembaran yang lubangnya menampung kation Fe2+ o Iman3+. Jadi, ada oksida (seperti magnetit) yang memiliki setrika dengan kedua valensi.

Polimorfisme

Oksida besi menunjukkan polimorfisme, yaitu struktur atau susunan kristal yang berbeda untuk senyawa yang sama. Besi oksida, Fe2O3, Ia memiliki hingga empat kemungkinan polimorf. Hematit, α-Fe2O3, itu yang paling stabil dari semuanya; diikuti oleh maghemite, Υ- Faith2O3, dan untuk β-Fe sintetis2O3 dan ε- Iman2O3.

Semuanya memiliki tipe struktur dan sistem kristal sendiri. Namun, rasio 2: 3 tetap konstan, jadi ada tiga anion O2- untuk setiap dua kation Fe3+. Perbedaannya terletak pada bagaimana unit FeO oktahedral berada6 di ruang dan bagaimana Anda datang bersama.

Tautan struktural

Unit oktahedral FeO6 mereka dapat divisualisasikan dengan bantuan gambar yang superior. O berada di sudut segi delapan2-, sementara di pusatnya Iman2+ o Iman3+(untuk kasus Iman2O3). Cara di mana oktahedra ini diatur di ruang mengungkapkan struktur oksida.

Namun, mereka juga mempengaruhi bagaimana mereka terhubung. Sebagai contoh, dua octahedron dapat bergabung dengan menyentuh dua simpul mereka, yang diwakili oleh jembatan oksigen: Fe-O-Fe. Demikian pula, octahedra dapat disatukan melalui ujung-ujungnya (berdekatan satu sama lain). Itu akan diwakili kemudian dengan dua jembatan oksigen: Fe- (O)2-Iman.

Dan akhirnya, octahedra dapat berinteraksi melalui wajah mereka. Dengan demikian, representasi sekarang akan dengan tiga jembatan oksigen: Fe- (O)3-Cara dimana oktahedron dihubungkan, akan memvariasikan jarak Fe-Fe antar-nuklir dan, oleh karena itu, sifat fisik oksida.

Properti

Oksida besi adalah senyawa dengan sifat magnetik. Ini bisa anti, ferro atau ferrimagnetik, dan tergantung pada valensi Fe dan bagaimana kation berinteraksi dalam padatan..

Karena struktur padatan sangat bervariasi, demikian pula sifat fisik dan kimianya.

Misalnya, polimorf dan hidrat Fe2O3 mereka memiliki nilai titik leleh yang berbeda (yang berkisar antara 1200 dan 1600ºC) dan kepadatan. Namun, mereka memiliki kelarutan yang rendah karena Fe3+, massa molekul yang sama, berwarna kecoklatan dan larut dalam larutan asam.

Nomenklatur

IUPAC menetapkan tiga cara untuk menamai oksida besi. Ketiganya sangat bermanfaat, meskipun untuk oksida kompleks (seperti Fe7O9) sistematis mengatur yang lain untuk kesederhanaannya.

Nomenklatur sistematis

Jumlah oksigen dan zat besi diperhitungkan, menamakannya dengan awalan angka Yunani mono, di-, tri-, dll. Menurut nomenklatur ini, Iman2O3 itu disebut: trioksida dari dibesi Dan untuk Iman7O9 namanya adalah: nonaoksida dari heptahierro.

Nomenklatur stok

Ini mempertimbangkan valensi besi. Jika ini tentang Iman2+, besi oksida ditulis ... dan valensinya dengan angka Romawi yang diapit tanda kurung. Demi Iman2O3 namanya adalah: oksida besi (III).

Perhatikan Iman itu3+ itu dapat ditentukan oleh jumlah aljabar. Jika O2- memiliki dua muatan negatif, dan ada tiga, tambah -6. Untuk menetralkan -6 ini kita memerlukan +6, tetapi ada dua Fe, jadi mereka harus dibagi dua, + 6/2 = +3:

2X (valensi logam) + 3 (-2) = 0

Cukup dengan membersihkan X Anda mendapatkan valensi Fe dalam oksida. Tetapi jika X bukan bilangan bulat (seperti dengan hampir semua oksida lainnya), maka ada campuran Fe2+ dan Iman3+.

Nomenklatur tradisional

Sufiks -ico diberikan ke ferf awalan ketika Fe memiliki valensi +3, dan -oso ketika valensinya 2+. Demikianlah Iman2O3 itu disebut: oksida besi.

Penggunaan

Partikelnano

Besi oksida memiliki energi kristalisasi tinggi yang umum, yang memungkinkan untuk membuat kristal yang sangat kecil tetapi dengan luas permukaan yang besar.

Untuk alasan ini mereka sangat tertarik pada bidang nanoteknologi, di mana mereka merancang dan mensintesis nanopartikel oksida (NP) untuk tujuan tertentu:

-Sebagai katalis.

-Sebagai tempat penyimpanan obat atau gen di dalam tubuh

-Dalam desain permukaan sensorik untuk berbagai jenis biomolekul: protein, gula, lemak

-Untuk menyimpan data magnetik

Pigmen

Karena beberapa oksida sangat stabil, mereka berfungsi untuk mewarnai tekstil atau memberi warna-warna cerah ke permukaan bahan apa pun. Dari mosaik-mosaik lantai; lukisan merah, kuning dan oranye (bahkan hijau); keramik, plastik, kulit, dan bahkan karya arsitektur.

Referensi

  1. Pengawas dari Dartmouth College. (18 Maret 2004). Stoikiometri Besi Oksida. Diambil dari: dartmouth.edu
  2. Ryosuke Sinmyo et al. (8 September 2016). Penemuan Iman7O9: oksida besi baru dengan struktur monoklinik yang kompleks. Diperoleh dari: nature.com
  3. M. Cornell, U. Schwertmann. Besi Oksida: Struktur, Properti, Reaksi, Kejadian dan Penggunaan. [PDF] WILEY-VCH. Diambil dari: epsc511.wustl.edu
  4. Alice Bu. (2018). Nanopartikel Besi Oksida, Karakteristik dan Aplikasi. Diambil dari: sigmaaldrich.com
  5. Ali, A., Zafar, H., Zia, M., ul Haq, I., Phull, A.R., Ali, J.S., & Hussain, A. (2016). Sintesis, karakterisasi, aplikasi, dan tantangan nanopartikel besi oksida. Nanoteknologi, Sains dan Aplikasi, 9, 49-67. http://doi.org/10.2147/NSA.S99986
  6. Pigmen Golchha. (2009). Iron Oksida: Aplikasi. Diambil dari: golchhapigments.com
  7. Formulasi kimia (2018). Besi oksida (II). Diambil dari: formulacionquimica.com
  8. Wikipedia. (2018). Besi (III) oksida. Diambil dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(III)_oxide