Óxido de hierro

Clase de compuestos químicos compuestos de hierro y oxígeno.

Hierro oxidado electroquímicamente (óxido)

Los óxidos de hierro son compuestos químicos formados por hierro y oxígeno . Se reconocen varios óxidos de hierro . A menudo no son estequiométricos . Los oxihidróxidos férricos son una clase relacionada de compuestos, de los cuales quizás el más conocido sea el óxido . ^[1]

Los óxidos de hierro y los oxihidróxidos están muy extendidos en la naturaleza y desempeñan un papel importante en muchos procesos geológicos y biológicos. Se utilizan como minerales de hierro , pigmentos , catalizadores y en la termita , y se encuentran en la hemoglobina . Los óxidos de hierro son pigmentos económicos y duraderos en pinturas, revestimientos y hormigones coloreados. Los colores que se encuentran comúnmente están en el extremo " terroso " del rango amarillo/naranja/rojo/marrón/negro. Cuando se utiliza como colorante alimentario, tiene el número E E172.

Estequiometrías

Pigmento de óxido de hierro. El color marrón indica que el hierro se encuentra en el estado de oxidación +3.

Manchas de color verde y marrón rojizo en una muestra de núcleo de piedra caliza, correspondientes respectivamente a óxidos/hidróxidos de Fe ²⁺ y Fe ³⁺ .

Los óxidos de hierro se presentan como ferrosos ( Fe(II) ) o férricos ( Fe(III) ) o ambos. Adoptan una geometría de coordinación octaédrica o tetraédrica . Solo unos pocos óxidos son significativos en la superficie de la Tierra, en particular la wüstita, la magnetita y la hematita.

• Óxidos de Fe ^II
  • FeO: óxido de hierro (II) , wüstita
• Óxidos mixtos de Fe ^II y Fe ^III
  • Fe3O4 : _Óxido de hierro (II, _III ) , magnetita
  • Fe4O5 [ ₂ ^]_​
  • Fe5O6 [ ₃ ^]_​
  • Fe5O7 ^[ ₄ ]_​
  • Fe25O32 ^[ ₄ ]_​
  • Fe13O19 ^[ 5 _]​
• Óxidos de Fe ^III
  • Fe2O3 _{: óxido} de hierro( III )
    • α _{- Fe2O3} : fase alfa , hematita
    • β _{- Fe2O3} : fase beta
    • γ-Fe ₂ O ₃ : fase gamma , maghemita
    • ε - _Fe2O3 : fase _épsilon

Expansión térmica

Óxidos-hidróxidos

• goethita (α-FeOOH)
• akaganéita (β-FeOOH)
• lepidocrocita (γ-FeOOH)
• feroxihito (δ-FeOOH)
• ferrihidrita (Fe ₅ HO ₈ · 4 H ₂ O aproximadamente, o 5 Fe ₂ O ₃ · 9 H ₂ O, mejor reformulado como FeOOH · 0,4 H ₂ O)
• FeOOH estructurado con pirita de alta presión. ^[7] Una vez que se desencadena la deshidratación , esta fase puede formar FeO ₂ H _x (0 < x < 1). ^[8]
• óxido verde (Fe^III
  _xFé^II
  _yOH _{3 x + y − z} (A ⁻ ) _z donde A ⁻ es Cl ⁻ o 0,5 SO2−4)

Reacciones

En los altos hornos y fábricas relacionadas, los óxidos de hierro se convierten en metal. Los agentes reductores típicos son diversas formas de carbono. Una reacción representativa comienza con óxido férrico: ^[9]

2Fe2O3 ₊ 3C → 4Fe _{+ 3CO2}

En la naturaleza

El hierro se almacena en muchos organismos en forma de ferritina , que es un óxido ferroso envuelto en una vaina de proteína solubilizante. ^[10]

Las especies de bacterias , incluidas Shewanella oneidensis , Geobacter sulfurreducens y Geobacter metallireducens , utilizan óxidos de hierro como aceptores terminales de electrones . ^[11]

Usos

Casi todos los minerales de hierro son óxidos, por lo que en ese sentido estos materiales son precursores importantes del hierro metálico y sus numerosas aleaciones.

Los óxidos de hierro son pigmentos importantes que se presentan en una variedad de colores (negro, rojo, amarillo). Entre sus muchas ventajas, son económicos, tienen colores intensos y no son tóxicos. ^[12]

La magnetita es un componente de las cintas de grabación magnética.

Véase también

• Gran evento de oxidación
• Ciclo del hierro
• Nanopartícula de óxido de hierro
• Limonita
• Lista de pigmentos inorgánicos
• Hidróxido de hierro (II)

Referencias

1. Cornell, RM; Schwertmann, U (2003). Los óxidos de hierro: estructura, propiedades, reacciones, ocurrencias y . Wiley VCH. ISBN 978-3-527-30274-1.
2. Lavina, B.; Dera, P.; Kim, E.; Meng, Y.; Downs, RT; Weck, PF; Sutton, SR; Zhao, Y. (octubre de 2011). "Descubrimiento del óxido de hierro de alta presión recuperable Fe4O5". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 108 (42): 17281–17285. Bibcode :2011PNAS..10817281L. doi : 10.1073/pnas.1107573108 . PMC 3198347 . PMID  21969537. 
3. Lavina, Barbara; Meng, Yue (2015). "Síntesis de Fe5O6". Science Advances . 1 (5): e1400260. doi :10.1126/sciadv.1400260. PMC 4640612 . PMID  26601196. 
4. Bykova, E.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Bykov, M.; McCammon, C.; Ovsyannikov, SV; Liermann, H. -P.; Kupenko, I.; Chumakov, AI; Rüffer, R.; Hanfland, M.; Prakapenka, V. (2016). "Complejidad estructural de Fe2O3 simple a altas presiones y temperaturas". Nature Communications . 7 : 10661. Bibcode :2016NatCo...710661B. doi :10.1038/ncomms10661. PMC 4753252 . PMID  26864300. 
5. Merlini, Marco; Hanfland, Michael; Salamat, Ashkan; Petitgirard, Sylvain; Müller, Harald (2015). "Las estructuras cristalinas de Mg2Fe2C4O13, con carbono coordinado tetraédricamente, y Fe13O19, sintetizadas en condiciones de manto profundo". Mineralogista estadounidense . 100 (8–9): 2001–2004. Código Bibliográfico :2015AmMin.100.2001M. doi :10.2138/am-2015-5369. S2CID  54496448.
6. Fakouri Hasanabadi, M.; Kokabi, AH; Nemati, A.; Zinatlou Ajabshir, S. (febrero de 2017). "Interacciones cerca de los límites de triple fase metal/vidrio/aire en celdas de combustible de óxido sólido planas". Revista internacional de energía del hidrógeno . 42 (8): 5306–5314. doi :10.1016/j.ijhydene.2017.01.065. ISSN  0360-3199.
7. Nishi, Masayuki; Kuwayama, Yasuhiro; Tsuchiya, Jun; Tsuchiya, Taku (2017). "La forma de alta presión de tipo pirita de FeOOH". Nature . 547 (7662): 205–208. Bibcode :2017Natur.547..205N. doi :10.1038/nature22823. ISSN  1476-4687. PMID  28678774. S2CID  205257075.
8. Hu, Qingyang; Kim, Duckyoung; Liu, Jin; Meng, Yue; Liuxiang, Yang; Zhang, Dongzhou; Mao, Wendy L.; Mao, Ho-kwang (2017). "Deshidrogenación de goethita en el manto inferior profundo de la Tierra". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 114 (7): 1498–1501. Bibcode :2017PNAS..114.1498H. doi : 10.1073/pnas.1620644114 . PMC 5320987 . PMID  28143928. 
9. Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . pág. 1072. ISBN 978-0-08-037941-8.
10. Honarmand Ebrahimi, Kourosh; Hagedoorn, Peter-Leon; Hagen, Wilfred R. (2015). "Unidad en la bioquímica de las proteínas de almacenamiento de hierro ferritina y bacterioferritina". Chemical Reviews . 115 (1): 295–326. doi : 10.1021/cr5004908 . PMID  25418839.
11. Bretschger, O.; Obraztsova, A.; Sturm, CA; Chang, IS; Gorby, YA; Reed, SB; Culley, DE; Reardon, CL; Barua, S.; Romine, MF; Zhou, J.; Beliaev, AS; Bouhenni, R.; Saffarini, D.; Mansfeld, F.; Kim, B.-H.; Fredrickson, JK; Nealson, KH (20 de julio de 2007). "Producción actual y reducción de óxido metálico por Shewanella oneidensis MR-1 de tipo salvaje y mutantes". Microbiología Aplicada y Ambiental . 73 (21): 7003–7012. Código Bibliográfico :2007ApEnM..73.7003B. doi :10.1128/AEM.01087-07. PMC 2223255 . Número de modelo: PMID17644630  . 
12. Buxbaum, Gunter; Printzen, Helmut; Mansmann, Manfredo; Räde, Dieter; Trenczek, Gerhard; Wilhelm, Volker; Schwarz, Stefanie; Wienand, Henning; Adel, Jörg; Adrián, Gerhard; Brandt, Karl; Corcho, William B.; Winkeler, Heinrich; Mayer, Wielfried; Schneider, Klaus (2009). "Pigmentos inorgánicos, 3. Pigmentos coloreados". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.n20_n02. ISBN 978-3527306732.

Enlaces externos

• Información de Nano-Oxides, Inc. sobre Fe2O3.
• La reacción del hierro en un solo recipiente
• Estadísticas e información sobre pigmentos de óxido de hierro
• CDC – Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos