Óxido de hierro

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.

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-Fe ₂ O ₃ : fase beta
  - γ-Fe ₂ O ₃ : fase gamma , maghemita
  - ε-Fe ₂ O ₃ : 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

Referencias

^ Cornell, RM; Schwertmann, U (2003). Los óxidos de hierro: estructura, propiedades, reacciones, ocurrencias y . Wiley VCH. ISBN 978-3-527-30274-1.
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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

[cor-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.

[oxides-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.

[:0-6] 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.

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[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.