เหล็ก(III) ออกไซด์-ไฮดรอกไซด์
เหล็ก(III) ออกไซด์-ไฮดรอกไซด์หรือเฟอร์ริกออกซีไฮดรอกไซด์[ 2 ] เป็นสารประกอบทางเคมีของเหล็กออกซิเจนและไฮโดรเจนโดยมีสูตรFeO(OH )
สารประกอบนี้มักพบในรูปของไฮเดรต - FeO(OH) · n H Oเช่น ในสนิม โมโนไฮเดรตFeO(OH)·H O(บางครั้งติดฉลากผิดเป็นFe(OH) ) มักเรียกกันว่าไอรอน(III) ไฮดรอกไซด์,ไอรอนออกไซด์ไฮเดรต,ไอรอนออกไซด์สีเหลืองหรือเม็ดสีสีเหลือง42
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ
แร่ธาตุ
เฟอร์ริกไฮดรอกไซด์ปราศจากน้ำเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของแร่เบอร์นาไลต์ ที่หายากมาก Fe(OH) · n H O ( n = 0.0–0.25) [ 3 ] [ 4 ]เหล็กออกซีไฮดรอกไซด์FeOOHพบได้ทั่วไปมากกว่าและเกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของแร่ ที่มีโครงสร้างแตกต่างกัน (โพลีมอร์ฟ) ซึ่งแสดงด้วยอักษรกรีก α, β, γ และ δ
- โกเอไทต์ (Goethite ) หรือ α-FeO(OH) ถูกนำมาใช้เป็น เม็ดสี ดินเหลืองมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์
- อะกากาไนต์เป็นพอลิมอร์ฟ β [ 5 ]เกิดจากการผุกร่อนและสังเกตพบในอุกกาบาตบางชนิดและพื้นผิวดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ได้มีการกำหนดว่ามันต้องมี ไอออน คลอไรด์ บางส่วน เพื่อทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพ ดังนั้นสูตรที่แม่นยำกว่าจึงเป็นFeO (OH) ClหรือFeโอ (OH) Cl. [ 6 ]
- เลพิโดโครไซต์ซึ่งเป็นรูปผลึกแกมมา มักพบเห็นได้ทั่วไปในรูปของสนิมที่ด้านในของท่อน้ำและถังเหล็ก
- เฟอรอกซีไฮต์ (δ) เกิดขึ้นภายใต้สภาวะความดันสูงของพื้นทะเลและมหาสมุทร โดยมีสภาวะไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์เมื่อเทียบกับรูปผลึกอัลฟา (โกเอไทต์) ที่สภาวะพื้นผิว
ไม่ใช่แร่ธาตุ
- ไซเดอโรเจลเป็น รูปแบบ คอลลอยด์ของเหล็ก(III) ออกไซด์-ไฮดรอกไซด์ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
โกเอไทต์และเลพิโดโครไซต์ ซึ่งทั้งคู่ตกผลึกในระบบออร์โธรอมบิก เป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดของเหล็ก(III) ออกซีไฮดรอกไซด์ และเป็นแร่ธาตุสำคัญที่สุดที่เป็นตัวพาธาตุเหล็กในดิน
แร่ธาตุ
ไอรอน(III) ออกซีไฮดรอกไซด์เป็นส่วนประกอบหลักของแร่ธาตุและสารกึ่งแร่ชนิด อื่นๆ :
- ลิโมไนต์เป็นส่วนผสมที่พบได้ทั่วไปซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยโกเอไทต์ เลพิโดโครไซต์ควอตซ์และ แร่ ดินเหนียว
- เฟอร์ริไฮไดรต์เป็นแร่ไฮเดรตที่ไม่มีโครงสร้างผลึกหรือเป็นผลึกขนาดนาโน มีสูตรทางเคมีอย่างเป็นทางการคือFeOOH·1.8H Oแต่มีระดับความชุ่มชื้นที่แตกต่างกันอย่างมาก
คุณสมบัติ
สีของเหล็ก(III) ออกซีไฮดรอกไซด์มีตั้งแต่สีเหลืองไปจนถึงสีน้ำตาลเข้มและสีดำ ขึ้นอยู่กับระดับการไฮเดรชั่น ขนาดและรูปร่างของอนุภาค และโครงสร้างผลึก
โครงสร้าง
โครงสร้างผลึกของ β- FeOOH (อะกาเนไนต์) มีลักษณะคล้ายกับฮอลแลนไดต์หรือBaMnโอหน่วยเซลล์เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสโดยมีa= 1.048 และc= 0.3023นาโนเมตรและประกอบด้วยหน่วยสูตร FeOOH จำนวนแปดหน่วย ขนาดของมันประมาณ 500 × 50 × 50 นาโนเมตรการเกิดแฝดมักจะสร้างอนุภาคที่มีรูปร่างเป็นดาวหกเหลี่ยม [ 2 ]
เคมี
เมื่อได้รับความร้อน β- FeOOHจะสลายตัวและตกผลึกใหม่เป็น α- Feโอ (เฮมาไทต์) [ 2 ]
การใช้งาน
ลิโมไนต์ ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮเดรตและโพลีมอร์ฟต่างๆ ของเฟอร์ริกออกซีไฮดรอกไซด์ เป็นหนึ่งใน แร่เหล็กหลักสามชนิดโดยถูกนำมาใช้ตั้งแต่อย่างน้อย 2500 ปีก่อนคริสตกาล[ 7 ] [ 8 ]
เหล็กออกไซด์สีเหลือง หรือเม็ดสีสีเหลือง 42 ได้ รับการอนุมัติจาก สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (FDA) ให้ใช้ในเครื่องสำอางและยังใช้ในหมึก สักบางชนิด ด้วย
เหล็กออกไซด์-ไฮดรอกไซด์ยังใช้ในการบำบัดน้ำในตู้ปลา ในฐานะ สารจับฟอสเฟต อีกด้วย [ 9 ]
อนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์-ไฮดรอกไซด์ได้รับการศึกษาในฐานะสารดูดซับ ที่เป็นไปได้ สำหรับการกำจัดตะกั่วออกจากสื่อน้ำ[ 10 ]
ยา
เหล็กโพลีมอลโทสใช้ในการรักษาโรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก
การผลิต
เหล็ก(III) ออกซีไฮดรอกไซด์ตกตะกอนจากสารละลายเกลือเหล็ก(III) ที่pHระหว่าง 6.5 ถึง 8 [ 11 ] ดังนั้น ออกซีไฮดรอกไซด์จึงสามารถหาได้ในห้องปฏิบัติการโดยการทำปฏิกิริยาเกลือเหล็ก(III) เช่นเฟอร์ริกคลอไรด์หรือเฟอร์ริกไนเตรตกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ [ 12 ]
- เฟค + 3 NaOH →Fe(OH) + 3 นาคลอไรด์
- เฟ(NO ) + 3 NaOH →Fe(OH) + 3นาโน
อันที่จริง เมื่อละลายในน้ำแล้วFeCl บริสุทธิ์จะเกิดการไฮโดรไลซิสในระดับหนึ่ง ทำให้เกิดออกซีไฮดรอกไซด์และทำให้สารละลายมีฤทธิ์เป็นกรด: [ 11 ]
- เฟค + 2H O↔FeOOH+ 3HCl
ดังนั้นสารประกอบนี้ยังสามารถได้รับจากการสลายตัวของสารละลายกรดของเหล็ก(III) คลอไรด์ที่เก็บไว้ใกล้จุดเดือดเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์: [ 13 ]
- เฟค + 2H O→FeOOH+ 3HCl
(ใช้กระบวนการเดียวกันกับเหล็ก(III)ไนเตรตFe(NO) )หรือเปอร์คลอเรตFe(ClO) )ชนิดให้ผลลัพธ์เป็นอนุภาค α-Feโอ . [ 13 ] )
เส้นทางที่คล้ายกันอีกเส้นทางหนึ่งคือการสลายตัวของเหล็ก(III)ไนเตรตที่ละลายในกรดสเตียริกที่อุณหภูมิประมาณ 120 °C [ 14 ]
ออกซีไฮดรอกไซด์ที่เตรียมจากเฟอร์ริกคลอไรด์มักจะเป็นพอลิมอร์ฟ β (อะกาเนไนต์) ซึ่งมักอยู่ในรูปของเข็มบางๆ[ 13 ] [ 15 ]
นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตออกซีไฮดรอกไซด์ได้โดยการเปลี่ยนแปลงสถานะของแข็งจากเหล็ก(II) คลอไรด์เตตระไฮเดรตFeCl ·4H O. [ 5 ]
สารประกอบนี้จะเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อไฮดรอกไซด์ของเหล็ก(II)สัมผัสกับอากาศ:
- 4 Fe(OH) +O → 4FeOOH+ 2Hโอ
ไอรอน(II) ไฮดรอกไซด์ยังสามารถถูกออกซิไดซ์โดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในสภาวะที่มีกรดได้อีกด้วย:
- 2 Fe(OH) +Hโอ → 2Fe(OH)
ดูเพิ่มเติม
- สนิม
- เหล็กออกไซด์
- เยลโลว์บอย (Yellow boy)คือตะกอนสีเหลืองที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำเสียที่เป็นกรด เช่น ของเสียจากเหมืองแร่ ถูกทำให้เป็นกลาง