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Ferroso

Cloruro de hierro (II) tetrahidratado, FeCl 2 ·4H 2 O .

En química , el término hierro(II) se refiere al elemento hierro en su estado de oxidación +2 . El adjetivo ferroso o el prefijo ferro- se utilizan a menudo para especificar dichos compuestos, como en cloruro ferroso para el cloruro de hierro(II) ( FeCl2 ) . El adjetivo férrico se utiliza en cambio para las sales de hierro(III) , que contienen el catión Fe3 + . La palabra ferroso se deriva del latín ferrum , que significa "hierro".

En los compuestos iónicos (sales), dicho átomo puede presentarse como un catión separado (ion positivo) abreviado como Fe 2+ , aunque descripciones más precisas incluyen otros ligandos como agua y haluros. Los centros de hierro (III) se presentan en complejos de coordinación , como en el anión ferrocianuro , [Fe(CN) 6 ] 4− , donde seis ligandos de cianuro están unidos al centro metálico; o, en compuestos organometálicos , como el ferroceno [Fe(C 2 H 5 ) 2 ] , donde dos aniones de ciclopentadienilo están unidos al centro Fe II .

El hierro (II) en la biología

Todas las formas de vida conocidas requieren hierro. [1] Muchas proteínas de los seres vivos contienen centros de hierro(III). Algunos ejemplos de estas metaloproteínas son la hemoglobina , la ferredoxina y los citocromos . En muchas de estas proteínas, el Fe(II) se convierte reversiblemente en Fe(III) [2]

La falta de hierro en la dieta humana provoca anemia . Los animales y los seres humanos pueden obtener el hierro necesario de alimentos que lo contienen en forma asimilable, como la carne. Otros organismos deben obtener su hierro del medio ambiente. Sin embargo, el hierro tiende a formar óxidos/hidróxidos de hierro(III) altamente insolubles en ambientes aeróbicos ( oxigenados ), especialmente en suelos calcáreos . Las bacterias y las hierbas pueden prosperar en tales ambientes mediante la secreción de compuestos llamados sideróforos que forman complejos solubles con el hierro(III), que pueden ser reabsorbidos en la célula. (Las otras plantas, en cambio, fomentan el crecimiento alrededor de sus raíces de ciertas bacterias que reducen el hierro(III) al hierro(II) más soluble.) [3]

A diferencia de los complejos acuosos de hierro (III), los complejos acuosos de hierro (II) son solubles en agua cerca de un pH neutro. [ cita requerida ] Sin embargo, el hierro ferroso se oxida por el oxígeno del aire y se convierte en hierro (III). [4]

Diagrama de Pourbaix del hierro acuoso

Sales y complejos de hierro (II)

Reacción redox de [Fe(bipiridina) 3 ] 2+ .

Normalmente, las sales de hierro (II), como el " cloruro ", son complejos acuosos con las fórmulas [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ , como se encuentran en el sulfato de amonio ferroso . [5]

Los ligandos acuosos de los complejos de hierro(II) son lábiles. Reaccionan con 1,10-fenantrolina para dar el derivado azul de hierro(II):

Cuando se coloca hierro metálico (estado de oxidación 0) en una solución de ácido clorhídrico , se forma cloruro de hierro (II), con liberación de gas hidrógeno , por la reacción

Fe0 +2H + → Fe2 + + H2

El hierro (II) se oxida por el peróxido de hidrógeno a hierro (III) , formando un radical hidroxilo y un ion hidróxido en el proceso. Esta es la reacción de Fenton . El hierro (III) se reduce luego nuevamente a hierro (II) por otra molécula de peróxido de hidrógeno, formando un radical hidroperoxilo y un protón . El efecto neto es una desproporción de peróxido de hidrógeno para crear dos especies de radicales de oxígeno diferentes, con agua (H +  + OH − ) como subproducto. [6]

Los radicales libres generados por este proceso participan en reacciones secundarias que pueden degradar muchos compuestos orgánicos y bioquímicos.

Minerales de hierro (II) y otros sólidos

El óxido de hierro (II) (óxido ferroso), FeO, es un material muy complicado que contiene hierro (II).

El hierro (II) se encuentra en muchos minerales y sólidos. Algunos ejemplos son el sulfuro y el óxido, FeS y FeO. Estas fórmulas son engañosamente simples porque estos sulfuros y óxidos a menudo no son estequiométricos . Por ejemplo, "sulfuro ferroso" puede referirse a la especie 1:1 (nombre del mineral troilita ) o a una serie de derivados deficientes en Fe ( pirrotita ). El mineral magnetita ("piedra de veta") es un compuesto de valencia mixta con Fe (II) y Fe (III), Fe 3 O 4 .

Vinculación

El hierro(II) tiene un centro ad 6 , lo que significa que el metal tiene seis electrones de "valencia" en la capa orbital 3d. La cantidad y el tipo de ligandos unidos al hierro(II) determinan cómo se organizan estos electrones. Con los llamados "ligandos de campo fuerte", como el cianuro , los seis electrones se aparean. Por lo tanto, el ferrocianuro ( [Fe(CN) 6 ] 4− no tiene electrones desapareados. Tiene un espín bajo. Con los llamados "ligandos de campo débil", como el agua , cuatro de los seis electrones están desapareados. Por lo tanto, el complejo acuoso ( [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ es paramagnético. Tiene un espín alto. Con el cloruro, el hierro(III) forma complejos tetraédricos, por ejemplo, [FeCl 4 ] 2− . Los complejos tetraédricos tienen un espín alto.

Esquema de división de orbitales d para complejos octaédricos de Fe(II) de espín alto y bajo.

Galería

Compuestos de Fe(II) seleccionados

Véase también

Referencias

Busque ferroso  o no ferroso en Wikcionario, el diccionario libre.
  1. ^ "El hierro es fundamental para el desarrollo de la vida en la Tierra y la posibilidad de vida en otros planetas". Universidad de Oxford . 7 de diciembre de 2021 . Consultado el 9 de mayo de 2022 .
  2. ^ Berg, Jeremy Mark; Lippard, Stephen J. (1994). Principios de la química bioinorgánica . Sausalito, California: University Science Books. ISBN 0-935702-73-3.
  3. ^ H. Marschner y V. Römheld (1994): "Estrategias de las plantas para la adquisición de hierro". Plant and Soil , volumen 165, número 2, páginas 261–274. doi :10.1007/BF00008069
  4. ^ Petsch, ST (2014). "10.11 - El ciclo global del oxígeno". En Holland, HD; Turekian, KK (eds.). Tratado de geoquímica . Módulo de referencia en sistemas terrestres y ciencias ambientales. Vol. 10 (segunda edición). Elsevier. págs. 437–473. doi :10.1016/B978-0-08-095975-7.00811-1. ISBN 978-0-08-095975-7.
  5. ^ Earnshaw, A.; Greenwood, NN (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  6. ^ Tang, Zhongmin; Zhao, Peiran; Wang, Han; Liu, Yanyan; Bu, Wenbo (2021). "La biomedicina se encuentra con la química de Fenton". Chemical Reviews . 121 (4): 1981–2019. doi :10.1021/acs.chemrev.0c00977. PMID  33492935. S2CID  231712587.