Sắt(III) hydroxit

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(đổi hướng từ Sắt(III) oxit-hydroxit)
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Sắt(III) hydroxit
Hydroxid železitý.PNG
Mẫu sắt(III) oxit-hydroxit
Danh pháp IUPACSắt(III) oxide-hydroxide
Tên khácFerrous acid
Nhận dạng
Số CAS1310-14-1
PubChem91502
Số EINECS215-176-6
MeSHGoethite
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
Thuộc tính
Công thức phân tửFeOOH
Bề ngoàibột nâu
Mùikhông mùi
Khối lượng riêng4,25 g/cm3
Điểm nóng chảy
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nướckhông tan trong pH 7
Tích số tan, Ksp2,79×10−39 (Fe(OH)3)[1]
Các nguy hiểm
NFPA 704

NFPA 704.svg

0
1
0
 
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Có  kiểm chứng (cái gì Có KhôngN ?)

Sắt(III) oxit-hydroxit hoặc ferric oxy-hydroxit là hợp chất hóa học của sắt, oxyhydro với công thức FeOOH. Khi viết dưới dạng axit thì nó được viết là HFeO2. Nhiều thí nghiệm cũng cho thấy đã có nhiều muối của axit này.[2]

Hợp chất thường gặp là một trong những hydrat của nó, FeOOH.nH
2
O
(rỉ). Dạng monohydrat FeOOH·H
2
O
(CAS 51274-00-1, CI 77492) thường được gọi là sắt(III) hydroxit Fe(OH)
3
, oxit sắt ngậm nước, oxit sắt vàng, hoặc Pigment Yellow 42. Sắt(III) hydroxit cũng là dạng trihydrat của hợp chất sắt(III) oxit, Fe2O3.3H2O.

Trạng thái tự nhiên[sửa | sửa mã nguồn]

FeOOH xuất hiện tự nhiên ở bốn khoáng chất khác nhau (đa hình) được ký hiệu bằng các chữ cái Hy Lạp α, β, γ, và δ.

  • Goethit, α-FeOOH, đã được sử dụng như một sắc tố màu nâu đất kể từ thời tiền sử.
  • Akaganeit là β-FeOOH,[3] được hình thành do phong hóa và ghi nhận sự hiện diện của nó trong một số thiên thạch và bề mặt mặt trăng. Tuy nhiên, gần đây người ta đã xác định rằng nó phải chứa một số ion clorua để ổn định cấu trúc của nó, để công thức chính xác hơn của nó là FeO
    0.833
    (OH)
    1.167
    Cl
    0.167
    hoặc Fe
    6
    O
    5
    (OH)
    7
    Cl
    .[4]
  • Lepidocrocit, γ-FeOOH, thường gặp là rỉ sét ở bên trong ống nước và bể chứa bằng thép.
  • Feroxyhyt, δ-FeOOH được hình thành trong điều kiện áp suất cao của đáy biển và đại dương, không ổn định về mặt nhiệt độ so với dạng α (goethit) ở điều kiện thường.
  • Siderogel là một dạng keo tự nhiên của sắt(III) oxit-hydroxit.

Goethit và lepidocrocit, cả hai đều kết tinh trong cùng một hê thống, là dạng sắt(III) oxy-hydroxit phổ biến nhất và là chất mang khoàng vật quan trọng nhất của sắt trong đất.

Sắt(III) oxy-hydroxit là thành phần chính của các khoáng chất:

  • Limonit là một hỗn hợp thường xuất hiện chủ yếu là goethit, lepidocrocit, thạch anhkhoáng sét.
  • Ferrihydrit là khoáng chất ngậm nước vô định hình hoặc tinh thể nano, tên gọi chuẩn là FeOOH•1.8 H
    2
    O
    nhưng với nhiều loại ngậm nước khác nhau.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Màu của sắt(III) oxy-hydroxit dao động từ màu vàng qua màu nâu sẫm đến màu đen, tùy thuộc vào mức độ hydrat hóa, kích thước hạt và hình dạng, và cấu trúc tinh thể.

Cấu trúc[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu trúc tinh thể của β-FeOOH (akaganeite) là của hollandit hoặc BaMn
8
O
16
. Các tế bào đơn vị có dạng bốn phương với a = 1,048 và c = 0,3023 nm, và chứa tám đơn vị công thức của FeOOH. Kích thước của nó là khoảng 500 × 50 × 50 nm. Liên kết song tinh thường tạo ra các hạt có hình dạng của các ngôi sao lục giác.[5]

Hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Khi đun nóng, β- FeOOH phân hủy và kết tinh lại thành α- Fe
2
O
3
(hematit).[5]

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Limonit, một hỗn hợp gồm nhiều hydrat và đa hình của sắt(III) oxy-hydroxit, là một trong ba quặng sắt chính, đã được sử dụng từ gần nhất là 2500 TCN.[6][7]

Oxit sắt màu vàng, hay Pigment Yellow 42, được Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ(FDA) phê chuẩn cho sử dụng trong mỹ phẩm và được sử dụng trong một số loại mực xăm.

Sắt(III) oxy-hydroxit cũng được sử dụng trong xử lý nước hồ cá như một chất kết dính photphat.[8]

Các hạt nano sắt(III) oxy-hydroxit đã được nghiên cứu là chất hấp phụ có thể để loại bỏ chì khỏi môi trường nước.[9]

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Sắt(III) oxy-hydroxit kết tủa trong dung dịch muối sắt(III) ở pH trong khoảng từ 6,5 đến 8.[10] Do đó, sắt(III) oxy-hydroxit có thể thu được trong phòng thí nghiệm bằng cách phản ứng với muối sắt(III), chẳng hạn như sắt(III) nitrat hoặc sắt(III) clorua, với natri hydroxit:[11]

FeCl
3
+ 3NaOH → Fe(OH)
3
↓+ 3NaCl
Fe(NO
3
)
3
+ 3NaOH → Fe(OH)
3
↓+ 3NaNO
3

Trong thực tế, khi hòa tan trong nước, FeCl
3
tinh khiết sẽ thủy phân đến một mức độ nào đó, thu được oxy-hydroxit và làm cho dung dịch có tính axit:[10]

FeCl
3
+ 2H
2
O
FeOOH + 3HCl

Do đó, hợp chất cũng có thể thu được bằng cách phân hủy các dung dịch axit của sắt(III) clorua được giữ gần điểm sôi trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần:[12]

FeCl
3
+ 2H
2
O
FeOOH(s) + 3HCl(g)

(Quá trình tương tự áp dụng cho sắt(III) nitrat hoặc sắt(III) peclorat Fe(ClO
4
)
3
.Thay vào đó, ta thu được các hạt của α-Fe
2
O
3
.[12])

Các oxy-hydroxit được điều chế từ sắt(III) clorua thường là β(akaganeite), thường ở dạng kim mỏng.[12][13]

Oxy-hydroxit cũng có thể được tạo ra bởi sự chuyển đổi trạng thái rắn từ sắt(II) clorua tetrahydrat FeCl
2
·4H
2
O
.[3]

Hợp chất cũng dễ dàng hình thành khi sắt(II) hydroxit tiếp xúc với không khí:

4Fe(OH)
2
+ O
2
→ 4FeOOH + 2H
2
O

Sắt(II) hydroxit cũng có thể bị oxy hóa bởi hydro peroxit khi có mặt axit:

2Fe(OH)
2
+ H
2
O
2
→ 2Fe(OH)
3

An toàn[sửa | sửa mã nguồn]

Các cụm từ rủi ro và an toàn cho các oxit sắt là R36, R37, R38, S26S36.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Rỉ
  • Sắt ô-xít
  • Dòng thải axit mỏ, một kết tủa màu vàng khi dòng chảy axit như chất thải, sau đó được trung hòa

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “Archived copy”. Bản gốc lưu trữ ngày 26 tháng 2 năm 2015. Truy cập ngày 23 tháng 2 năm 2015.  Đã bỏ qua tham số không rõ |url-status= (trợ giúp)
  2. ^ Chemical Properties of Pure Compact Iron - http://iron.atomistry.com/chemical_properties.html.
  3. ^ a ă A. L. Mackay (1962): "β-Ferric oxyhydroxide—akaganéite", Mineralogical Magazine (Journal of the Mineralogical Society), volume 33, issue 259, pages 270-280 doi:10.1180/minmag.1962.033.259.02
  4. ^ C. Rémazeilles and Ph. Refait (2007): "On the formation of β-FeOOH (akaganéite) in chloride-containing environments". Corrosion Science, volume 49, issue 2, pages 844-857. doi:10.1016/j.corsci.2006.06.003
  5. ^ a ă A. L. Mackay (1960): "β-Ferric Oxyhydroxide". Mineralogical Magazine (Journal of the Mineralogical Society), volume 32, issue 250, pages 545-557. doi:10.1180/minmag.1960.032.250.04
  6. ^ MacEachern, Scott (1996): "Iron Age beginnings north of the Mandara Mountains, Cameroon and Nigeria". In In Pwiti, Gilbert and Soper, Robert (editors) (1996) Aspects of African Archaeology: Proceedings of the Tenth Pan-African Congress University of Zimbabwe Press, Harare, Zimbabwe, ISBN 978-0-908307-55-5, pages 489-496. Archived here on 2012-03-11.
  7. ^ Diop-Maes, Louise Marie (1996): "La question de l'Âge du fer en Afrique" ("The question of the Iron Age in Africa"). Ankh, volume4/5, pages 278-303. Archived here on 2008-01-25.
  8. ^ Iron Oxide Hydroxide (GFO) Phosphate Binders
  9. ^ Safoora Rahimi, Rozita M. Moattari, Laleh Rajabi, Ali Ashraf Derakhshan, and Mohammad Keyhani (2015): "Iron oxide/hydroxide (α,γ-FeOOH) nanoparticles as high potential adsorbents for lead removal from polluted aquatic media". Journal of Industrial and Engineering Chemistry, volume 23, pages 33-43. doi:10.1016/j.jiec.2014.07.039
  10. ^ a ă Tim Grundl and Jim Delwiche (1993): "Kinetics of ferric oxyhydroxide precipitation". Journal of Contaminant Hydrology, volume 14, issue 1, pages 71-87. doi:10.1016/0169-7722(93)90042-Q
  11. ^ K. H. Gayer and Leo Woontner (1956): "The Solubility of Ferrous Hydroxide and Ferric Hydroxide in Acidic and Basic Media at 25°". Journal of Physical Chemistry, volume 60, issue 11, pages 1569–1571. doi:10.1021/j150545a021
  12. ^ a ă â Egon Matijević and Paul Scheiner (1978): "Ferric hydrous oxide sols: III. Preparation of uniform particles by hydrolysis of Fe(III)-chloride, -nitrate, and -perchlorate solutions". Journal of Colloid and Interface Science, volume 63, issue 3, pages 509-524. doi:10.1016/S0021-9797(78)80011-3
  13. ^ Donald O. Whittemore and Donald Langmuir (1974): "Ferric Oxyhydroxide Microparticles in Water". Environmental Health Perspective, volume 9, pages 173-176. doi:10.1289/ehp.749173