Oxid de fier

Mineral goethit , compus din oxi-hidroxid FeO (OH)

Termenul oxid de fier indică generic toți compușii chimici formați din fier (care apare în diferite stări de oxidare ) și oxigen , care sunt principalele componente ale numeroaselor minerale și rugină . Există numeroase combinații ale acestor elemente, inclusiv hidroxizi de fier și oxihidroxizi de fier , formați prin reacția dintre apă și oxidul de fier. Sunt cunoscute șaisprezece specii de oxizi de fier și oxihidroxizi. ^[1] Principalele minerale feroase , din care se extrage cea mai mare parte a fierului și a derivaților săi, sunt compuse - pe lângă pirită - din oxizi și hidroxizi de fier.

Oxizi

FeO, oxid feros ( oxid de fier (II) ), constituent al wüstitei minerale. Se dizolvă ușor în soluții acide diluate. ^[2] În mod normal, se prezintă sub formă de pulbere neagră, care poate provoca explozii, deoarece este instabilă și ușor combustibilă , cu tendința de a fi disproporționată în funcție de următoarea reacție:

4FeO → Fe + Fe ₃ O ₄

Fe ₃ O ₄ , oxid feros-feric ( oxid de fier (II) și (III) ). Formula poate fi văzută și ca Fe ²⁺ (Fe ³⁺ O ₂ ) ₂ . Este constituentul magnetitei minerale. Magnetita se formează atunci când hidroxidul feros se oxidează în prezența apei și, prin urmare, este adesea un element care se formează în epavele marine feroase.
Fe ₂ O ₃ , oxidul feric ( oxid de fier (III) sau sesquioxid de fier ) este componenta principală a ruginii și constituie următoarele minerale:
- α-Fe ₂ O ₃ , hematit
- β-Fe ₂ O ₃
- γ-Fe ₂ O ₃ , maghemit
- ε-Fe ₂ O ₃
Fe ₄ O ₅ ^[3]
Fe ₅ O ₆ ^[4]
Fe ₇ O ₉ ^[5]

Hidroxizi

Fe (OH) _2, feros hidroxid de fier (II) hidroxid
Fe (OH) ₃ , hidroxid feric ( fier (III) hidroxid , constituent al bernalitei

Oxi-hidroxizi

Fe (III) compune numeroase specii de oxi-hidroxizi (oxizi de fier hidratați), care apar sub formă anhidră (FeO (OH)) sau hidratată (FeO (OH) · nH ₂ O). Forma monohidrat (FeO (OH) H ₂ O) este în mare măsură corespunzătoare hidroxidului de Fe (III) (Fe (OH) _3, hidroxid feric ). Printre oxihidroxizi găsim:

α-FeO (OH), goetită
β-FeO (OH), akaganeit
γ-FeO (OH), lepidocrocit
δ-FeO (OH), feroxihit
aproximativ Fe ₅ HO ₈ 4H ₂ O, ferhidrit
aproximativ Fe ₁₆ O ₁₆ (OH, SO ₄ ) _12-13 10-12H ₂ O, schwertmannit
FeO (OH) nH2O, limonit

Acești compuși, în special goetitul și limonitul , sunt componentele fundamentale ale pământului roșu ( ocru galben , sienă , umbru etc.).

Utilizări și aplicații

O pictură preistorică la Lascaux , Franța, creată cu pigmenți extrași din pământul roșu local, din oxizi de fier: roșu ocru și galben ^[1]

Pigmenți Sumi

Unii oxizi de fier sunt folosiți pe scară largă în aplicațiile ceramice , în special în vitrare.

Oxizii de fier alcătuiesc numeroși pigmenți anorganici ^[6] . De obicei, oxizii de Fe (II) sunt negri sau gri închis, în timp ce cei de Fe (III) sunt ruginiu- roșiatic. Compușii mai complexi decât oxizii (hidroxizi, hidrați, oxihidroxizi) pot avea alte nuanțe de culoare (galben, roșu, maro, portocaliu). Oxidul feric este folosit pentru a conferi sticlei culoarea verde a sticlei.

Pigmenții extrasați din solurile feroase (cum ar fi pământul roșu ) cuprind ocru , sienă și umbra terenurilor ^[7] ^[8] . Caracteristicile de pigmentare ale acestor materiale sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri; de exemplu numeroase picturi rupestre (ca în peșterile Lascaux ) au folosit aceste tipuri de pigment. Numeroase tradiții artistice folosesc acești pigmenți, de exemplu în Romagna „ tipărirea tradițională de rugină ” pe țesături este încă răspândită, realizată cu pigmenți formulați cu rugină amestecată cu făină și oțet. Chiar și astăzi acestea sunt utilizate în formulările de coloranți , vopsele și în formulările de toner de imprimante și copiatoare .

Pigmenții de fier (produși sintetic cu un grad ridicat de puritate) sunt folosiți pe scară largă în cosmetică deoarece sunt considerați netoxici și rezistenți la umiditate. Din același motiv, acestea sunt utilizate și în industria alimentară ( E172 , CI 77492, 77491 și 77499).

Inhibarea coroziunii

Oxidul feric într-un mediu uscat și / sau alcalin inhibă formarea ruginii prin pasivare . Datorită acestor proprietăți există unele tratamente de pasivare care, prin transformarea materialului feros în magnetit , permit să ofere caracteristici de rezistență la coroziune acestor suprafețe ( oxidul negru , în italiană oxidarea neagră sau lustruirea este un proces comun de pasivare a oțelului inoxidabil ^[9] ^[10] ).
Unele forme de hematit (cum ar fi MIO , „oxid de fier micaceu” ^[11] ) sunt utilizate în formulările de vopsea anticorozivă (utilizate în întreținerea podurilor sau de exemplu Turnul Eiffel ).

Amestecuri incendiare

Termite

Oxidul feric atunci când este combinat cu pulberea de aluminiu formează un amestec incendiar și exploziv cunoscut sub numele de termită . Aluminiu reduce oxidul cu o reacție violentă și exotermă, cum ar fi topirea fierului:

{\ce {Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3 + calore}}

{\ displaystyle {\ ce {Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3 + căldură}}}

{\ displaystyle {\ ce {Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3 + căldură}}}

Procesul de termite poate fi utilizat și pentru producerea fierului metalic și pentru această proprietate este utilizat în procesele de sudare aluminotermă .

Electronică

Casetă audio cu bandă magnetică

Fritz Pfleumer a dezvoltat benzi magnetice pe bază de oxid feric în 1928. Invenția sa se baza pe benzi de hârtie acoperite cu Fe ₂ O ₃ . Ulterior, AEG și BASF au dezvoltat produsul, devenind primii producători de benzi magnetice.

Chiar și astăzi oxidul feric purificat (împreună cu dioxidul de crom ) este utilizat ca tratament de suprafață pentru benzile magnetice .

Procese industriale

Un ciclu termochimic pentru producerea hidrogenului a fost propus pe baza celor doi oxizi Fe ₃ O ₄ / FeO ^[12] . Procesul se bazează pe două reacții redox care, implicând și mangan și zinc, ar permite generarea de hidrogen din apă ^[13] ^[14] :

Mn _0,5 Zn _0,5 Fe ₂ O ₄ + yH ₂ O → Mn _0,5 Zn _0,5 Fe ₂ O _{4 + y} + yH ₂

Mn _0,5 Zn _0,5 Fe ₂ O _{4 + y} → Mn _0,5 Zn _0,5 Fe ₂ O ₄ + ½yO ₂

Notă

^ ^a ^b RM Cornell, Schwertmann, U, Oxizii de fier: structură, proprietăți, reacții, apariții și utilizări , Wiley VCH, 2003, ISBN 3-527-30274-3 .
^ Un dicționar concis de chimie , Oxford University Press; ISBN 978-0-19-286110-8
^ Descoperirea oxidului de fier de înaltă presiune recuperabil Fe4O5 , pe pnas.org .
^ Descoperirea complexității oxizilor de fier la presiune și temperatură ridicate: Sinteza Fe5O6 , la researchgate.net .
^ Descoperirea Fe7O9: un nou oxid de fier cu o structură monoclinică complexă , la researchgate.net .
^ usgs.gov: "Pigmenți cu oxid de fier - statistici și informații"
^ ctseurope.com: „Pământurile naturale” ^{[ link rupt ]}
^ Kingdom.it: „Pământurile roșii”
^ engineeredge.com: "MIL-C-13924"
^ epi.com: „Întrebări frecvente despre oxidul negru” Arhivat 1 august 2009 la Arhiva Internet .
^ enviroprotectcoatings.com: "Specificațiile acoperirilor care conțin pigmenți oxizi de fier micacei" Arhivat 19 aprilie 2009 la Arhiva Internet .
^ hydrogen.energy.gov: "Proiectul PD10"
^ stobbe.com: „Producția de hidrogen solar printr-un ciclu în doi pași pe bază de oxizi de fier amestecați” Arhivat 16 iulie 2011 la Internet Archive .
^ psi.ch: „Hidrogen solar din cicluri termochimice pe bază de oxid de fier” , pe solar.web.psi.ch . Adus la 29 iunie 2009 (arhivat din original la 20 ianuarie 2009) .

Bibliografie

Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic. , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre oxid de fier

linkuri externe

( EN ) Oxid de fier , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	Tezaur BNCF 38090 · LCCN (EN) sh85068222 · BNF (FR) cb12204552c (data) · NDL (EN, JA) 01.057.379

Portalul chimiei

Portal de mineralogie

[cor-1] RM Cornell, Schwertmann, U, Oxizii de fier: structură, proprietăți, reacții, apariții și utilizări , Wiley VCH, 2003, ISBN 3-527-30274-3 .

[oxford-2] Un dicționar concis de chimie , Oxford University Press; ISBN 978-0-19-286110-8

[3] Descoperirea oxidului de fier de înaltă presiune recuperabil Fe4O5 , pe pnas.org .

[4] Descoperirea complexității oxizilor de fier la presiune și temperatură ridicate: Sinteza Fe5O6 , la researchgate.net .

[5] Descoperirea Fe7O9: un nou oxid de fier cu o structură monoclinică complexă , la researchgate.net .

[6] usgs.gov: "Pigmenți cu oxid de fier - statistici și informații"

[7] tseurope.com: „Pământurile naturale” ^{[ link rupt ]}

[8] Kingdom.it: „Pământurile roșii”

[9] redge.com: "MIL-C-13924"

[10] .com: „Întrebări frecvente despre oxidul negru” Arhivat 1 august 2009 la Arhiva Internet .

[11] viroprotectcoatings.com: "Specificațiile acoperirilor care conțin pigmenți oxizi de fier micacei" Arhivat 19 aprilie 2009 la Arhiva Internet .

[12] ydrogen.energy.gov: "Proiectul PD10"

[13] stobbe.com: „Producția de hidrogen solar printr-un ciclu în doi pași pe bază de oxizi de fier amestecați” Arhivat 16 iulie 2011 la Internet Archive .

[14] si.ch: „Hidrogen solar din cicluri termochimice pe bază de oxid de fier” , pe solar.web.psi.ch . Adus la 29 iunie 2009 (arhivat din original la 20 ianuarie 2009) .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]