Järnoxid

Elektrokemiskt oxiderat järn (rost)

Järnoxider är kemiska föreningar som består av järn och syre . Flera järnoxider känns igen. Alla är svarta magnetiska fasta ämnen. Ofta är de icke-stökiometriska . Oxyhydroxider är en besläktad klass av föreningar, kanske den mest kända av dessa är rost .

Järnoxider och oxihydroxider är utbredda i naturen och spelar en viktig roll i många geologiska och biologiska processer. De används som järnmalm , pigment , katalysatorer och i termit , och förekommer i hemoglobin . Järnoxider är billiga och hållbara pigment i färger, beläggningar och färgad betong. Färger som vanligtvis är tillgängliga är i den "jordiga" änden av gul/orange/röd/brun/svart. När den används som matfärgning har den E-nummer E172.

Stökiometrier

Järnoxidpigment. Den bruna färgen indikerar att järn är i oxidationstillståndet +3.

Gröna och rödbruna fläckar på ett kalkstenskärnaprov, motsvarande oxider/hydroxider av Fe ²⁺ respektive Fe ³⁺ .

Järnoxider uppträder som järn ( Fe(II) ) eller järn ( Fe(III) ) eller båda. De antar oktaedrisk eller tetraedrisk koordinationsgeometri . Endast ett fåtal oxider är signifikanta på jordens yta, särskilt wüstit, magnetit och hematit .

• Oxider av Fe ^II
  • FeO: järn(II)oxid , wüstit
• Blandade oxider av Fe ^II och Fe ^III
  • Fe ₃ O ₄ : Järn(II,III)oxid , magnetit
  • Fe ₄ O ₅
  • Fe ₅ O ₆
  • Fe ₅ O ₇
  • Fe ₂₅ O ₃₂
  • Fe ₁₃ O ₁₉
• Oxid av Fe ^III
  • Fe2O3 _: järn ₍ III) oxid
    • a - _Fe2O3 : _alfafas , hematit _
    • P- _Fe2O3 : beta - _fas
    • y - _Fe2O3 : gammafas , maghemit _{_}
    • e - _Fe2O3 : epsilonfas _{_}

Termisk expansion

Järnoxid	CTE (× 10 −6 °C −1 )
Fe 2 O 3	14.9
Fe 3 O 4	>9.2
FeO	12.1

Oxid-hydroxider

Huvudartikel: järn(III)oxid-hydroxid

• goetit (α-FeOOH),
• akaganéite (β-FeOOH),
• lepidokrocit (y-FeOOH),
• feroxihyt (δ-FeOOH),
• ferrihydrit (Fe ₅ HO ₈ · 4 H ₂ O ungefär, eller 5 Fe ₂ O ₃ · 9 H ₂ O, bättre omarbetad som FeOOH · 0,4 H ₂ O)
• högtryckspyritstrukturerad FeOOH. När uttorkning väl har utlösts kan denna fas bilda FeO2H _{x (} 0 < x < 1) .
• grönrost (Fe
  ^III _x Fe
  ^II _y OH _{3 x + y − z} (A ⁻ ) _z där A ⁻ är Cl ⁻ eller 0,5 SO 2− 4 )

Reaktioner

I masugnar och relaterade fabriker omvandlas järnoxider till metallen. Typiska reduktionsmedel är olika former av kol. En representativ reaktion börjar med järnoxid:

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO ₂

I naturen

Järn lagras i många organismer i form av ferritin , som är en järnoxid inkapslad i ett solubiliserande proteinhölje.

Arter av bakterier , inklusive Shewanella oneidensis , Geobacter sulfurreducens och Geobacter metallireducens , använder järnoxider som terminalelektronacceptorer .

Används

Nästan alla järnmalmer är oxider, så i den meningen är dessa material viktiga föregångare till järnmetall och dess många legeringar.

Järnoxider är viktiga pigment, som finns i en mängd olika färger (svart, rött, gult). Bland deras många fördelar är de billiga, starkt färgade och giftfria.

Magnetit är en komponent i magnetiska inspelningsband.

Se även

• Stor oxidationshändelse
• Järncykeln
• Järnoxid nanopartikel
• Limonit
• Lista över oorganiska pigment

externa länkar

• Information från Nano-Oxides, Inc. om Fe ₂ O ₃ .
• Iron One-Pot-reaktionen
• Järnoxidpigment statistik och information
• CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards