Óxido férrico hidratado (HFO)
Compuesto químico
El óxido-hidróxido de hierro (III) u oxihidróxido férrico [2] es el compuesto químico de hierro , oxígeno e hidrógeno con fórmula FeO(OH) .
El compuesto se encuentra a menudo como uno de sus hidratos , FeO(OH) · n H2O [óxido]. El monohidrato FeO(OH) · H
2El O se denomina a menudo hidróxido de hierro (III) Fe(OH)
3, [3] óxido de hierro hidratado , óxido de hierro amarillo o pigmento amarillo 42. [ 3]
Fenómenos naturales
Minerales
El hidróxido férrico anhidro se presenta en la naturaleza como el mineral extremadamente raro bernalita, Fe(OH) 3 · n H 2 O ( n = 0,0–0,25). [4] [5] Los oxihidróxidos de hierro, FeOOH , son mucho más comunes y se presentan de forma natural como minerales estructuralmente diferentes (polimorfos) denotados por las letras griegas α, β, γ y δ.
- La goethita , α-FeO(OH), se ha utilizado como pigmento ocre desde tiempos prehistóricos.
- La akaganeíta es el polimorfo β, [6] formado por la meteorización y conocido por su presencia en algunos meteoritos y en la superficie lunar. Sin embargo, recientemente se ha determinado que debe contener algunos iones de cloruro para estabilizar su estructura, por lo que su fórmula más precisa es FeO
0,833(OH)
1.167Cl
0,167o Fe
6Oh
5(OH)
7Cl . [7]
- La lepidocrocita , el polimorfo γ, se encuentra comúnmente en forma de óxido en el interior de tuberías y tanques de agua de acero.
- La ferroxíta (δ) se forma en las condiciones de alta presión de los fondos marinos y oceánicos, siendo termodinámicamente inestable con respecto al polimorfo α (goethita) en condiciones de superficie.
No mineral
La goethita y la lepidocrocita, ambas cristalizando en sistema ortorrómbico, son las formas más comunes de oxihidróxido de hierro (III) y los portadores minerales más importantes de hierro en los suelos.
Mineraloides
El oxihidróxido de hierro (III) es el componente principal de otros minerales y mineraloides :
- La ferrihidrita es un mineral hidratado amorfo o nanocristalino, oficialmente FeOOH·1.8H
2O pero con hidratación muy variable.
Propiedades
El color del oxihidróxido de hierro (III) varía desde el amarillo hasta el marrón oscuro y el negro, dependiendo del grado de hidratación, el tamaño y la forma de las partículas y la estructura cristalina.
Estructura
La estructura cristalina de β- FeOOH (akaganeíta) es la de la hollandita o BaMn.
8Oh
16La celda unitaria es tetragonal con a = 1,048 y c = 0,3023 nm , y contiene ocho unidades de fórmula de FeOOH. Sus dimensiones son de aproximadamente 500 × 50 × 50 nm. El maclado a menudo produce partículas con forma de estrellas hexagonales. [2]
Química
Al calentarse, el β- FeOOH se descompone y recristaliza como α- Fe.
2Oh
3( hematita ). [2]
Usos
La limonita , una mezcla de varios hidratos y polimorfos de oxihidróxido férrico, es uno de los tres principales minerales de hierro y se ha utilizado desde al menos el año 2500 a. C. [8] [9]
El óxido de hierro amarillo, o pigmento amarillo 42, está aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para su uso en cosméticos y se utiliza en algunas tintas para tatuajes .
El óxido-hidróxido de hierro también se utiliza en el tratamiento del agua del acuario como aglutinante de fosfato . [10]
Se han estudiado nanopartículas de óxido-hidróxido de hierro como posibles adsorbentes para la eliminación de plomo de medios acuáticos. [11]
Medicamento
La polimaltosa de hierro se utiliza en el tratamiento de la anemia por deficiencia de hierro .
Producción
El oxihidróxido de hierro (III) precipita a partir de soluciones de sales de hierro (III) a un pH entre 6,5 y 8. [12]
Por lo tanto, el oxihidróxido se puede obtener en el laboratorio haciendo reaccionar una sal de hierro (III), como cloruro férrico o nitrato férrico , con hidróxido de sodio : [13]
- FeCl
3+ 3 NaOH → Fe(OH)
3+ 3NaCl - Fe(NO
3)
3+ 3 NaOH → Fe(OH)
3+ 3 NaNO
3
De hecho, cuando se disuelve en agua, el FeCl puro
3se hidrolizará hasta cierto punto, produciendo el oxihidróxido y haciendo que la solución sea ácida: [12]
- FeCl
3+ 2 horas
2O ↔ FeOOH + 3 HCl
Por lo tanto, el compuesto también puede obtenerse mediante la descomposición de soluciones ácidas de cloruro de hierro (III) mantenidas cerca del punto de ebullición durante días o semanas: [14]
- FeCl
3+ 2 horas
2O → FeOOH (s) + 3 HCl (g)
(El mismo proceso se aplicó al nitrato de hierro (III) Fe(NO
3)
3o perclorato Fe(ClO
4)
3Las soluciones producen en cambio partículas de α- Fe.
2Oh
3. [14] )
Otra ruta similar es la descomposición del nitrato de hierro (III) disuelto en ácido esteárico a unos 120 °C. [15]
El oxihidróxido preparado a partir de cloruro férrico es generalmente el polimorfo β (akaganeíta), a menudo en forma de agujas finas. [14] [16]
El oxihidróxido también se puede producir mediante una transformación en estado sólido a partir de cloruro de hierro (II) tetrahidratado FeCl
2·4 horas
2O . [6]
El compuesto también se forma fácilmente cuando el hidróxido de hierro (II) se expone al aire:
- 4Fe (OH)
2+ O
2→ 4 FeOH + 2 H
2Oh
El hidróxido de hierro (II) también puede oxidarse con peróxido de hidrógeno en presencia de un ácido:
- 2Fe (OH)
2+ H
2Oh
2→ 2Fe (OH)
3
Véase también
Referencias
- ^ "Constantes de productos de solubilidad a 25 oC". Archivado desde el original el 26 de febrero de 2015. Consultado el 23 de febrero de 2015 .
- ^ abc AL Mackay (1960): "β-Oxihidróxido férrico". Revista Mineralógica ( Revista de la Sociedad Mineralógica ), volumen 32, número 250, páginas 545-557. doi :10.1180/minmag.1960.032.250.04
- ^ ab CAS 51274-00-1 , CI 77492
- ^ "Bernalita".
- ^ "Lista de minerales". 21 de marzo de 2011.
- ^ de AL Mackay (1962): "β-Oxihidróxido férrico—akaganéíta", Mineralogical Magazine ( Revista de la Sociedad Mineralógica ), volumen 33, número 259, páginas 270-280 doi :10.1180/minmag.1962.033.259.02
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- ^ Aglutinantes de fosfato de óxido de hierro e hidróxido (GFO)
- ^ Safoora Rahimi, Rozita M. Moattari, Laleh Rajabi, Ali Ashraf Derakhshan y Mohammad Keyhani (2015): "Nanopartículas de óxido/hidróxido de hierro (α,γ-FeOOH) como adsorbentes de alto potencial para la eliminación de plomo de medios acuáticos contaminados". Journal of Industrial and Engineering Chemistry , volumen 23, páginas 33-43. doi :10.1016/j.jiec.2014.07.039
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