Оксиды железа
Оксиды желе́за — соединения железа с кислородом.
Оксиды и оксигидроксиды железа широко распространены в природе и играют важную роль во многих геологических и биологических процессах. Они используются в качестве железных руд, пигментов, катализаторов, термитов и встречаются в гемоглобине. Оксиды железа являются недорогими и долговечными пигментами в красках, покрытиях и цветных бетонах. При использовании в качестве пищевого красителя он имеет номер E172.
Стехиометрия
Оксиды железа состоят из железа (Fe(II)) или железа (Fe(III)) или обоих. Железо принимает октаэдрическую или тетраэдрическую координационную геометрию. Оксид принимает тетраэдрическую или октаэдрическую координацию. Только несколько оксидов имеют большое значение на поверхности земли, особенно вюстит, магнетит и гематит. Известно шестнадцать различных оксидов железа, из них наиболее распространены и изучены три:
- FeO — оксид железа(II) (минерал вюстит);
- Fe2O3 — оксид железа(III) (минералы гематит и маггемит в альфа- и гамма-модификациях, соответственно);
- Fe3O4 — оксид железа(II,III), сложный оксид, одновременно содержащий ионы железа(II) и железа(III) (минерал магнетит).
| Название | Формула | Температура плавления | Температура кипения | Цвет |
|---|---|---|---|---|
| Oксид железа(II) | FeO | 1377 °C | 3414 °C | чёрный |
| Oксид железа(III) | Fe2O3 | 1566 °C | 1987 °C | Красно-коричневый |
| Oксид железа(II,III) | Fe3O4 | разл. 1538; 1590; 1594 °C | 2623 °C | чёрный |
Также известно еще несколько редких и малоизученных оксидов железа:
Реакции
В доменных печах и на смежных заводах оксиды железа превращаются в металл. Типичными восстановителями являются различные формы углерода. Типичная реакция начинается с оксида железа[6]:
- 2 Fe 2o3 + 3c → 4 Fe + 3 CO2
В природе
Железо хранится во многих организмах в форме ферритина, который представляет собой оксид железа, заключённый в солюбилизирующую белковую оболочку[7].
Виды бактерий, в том числе Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens и Geobacter metallireducens, используют оксиды железа в качестве конечных акцепторов электронов[8].
Использование
Почти все железные руды являются оксидами, поэтому в этом смысле эти материалы являются важными предшественниками металлического железа и многих его сплавов.
Оксиды железа являются важными пигментами, которые бывают разных цветов (чёрный, красный, жёлтый). Среди их многочисленных преимуществ: они недорогие, имеют яркие цвета и нетоксичные[9].
Магнетит является компонентом магнитных лент для записи.
См. также
- Полигидрат оксида железа(III) FeO(OH)
- Оксид-хлорид железа FeOCl (см. хлорид)
Примечания
- ↑ (June 2016) «FeO2 and (FeO)OH under deep lower-mantle conditions and Earth's oxygen–hydrogen cycles» (En). Nature 534 (7606): 241–244. doi:10.1038/nature18018. ISSN 1476-4687. PMID 27279220. .
- ↑ Discovery of the recoverable high-pressure iron oxide Fe4O5.
- ↑ (2015) «Synthesis of Fe5O6». Science Advances 1 (5): e1400260. doi:10.1126/sciadv.1400260. PMID 26601196.
- ↑ Перейти обратно: 4,0 4,1 (2016) «Structural complexity of simple Fe2O3 at high pressures and temperatures». Nature Communications 7: 10661. doi:10.1038/ncomms10661. PMID 26864300.
- ↑ (2015) «The crystal structures of Mg2Fe2C4O13, with tetrahedrally coordinated carbon, and Fe13O19, synthesized at deep mantle conditions». American Mineralogist 100 (8–9): 2001–2004. doi:10.2138/am-2015-5369.
- ↑ Шаблон:Greenwood&Earnshaw2nd
- ↑ (2015) «Unity in the Biochemistry of the Iron-Storage Proteins Ferritin and Bacterioferritin». Chemical Reviews 115 (1): 295–326. doi:10.1021/cr5004908. PMID 25418839.
- ↑ (20 July 2007) «Current Production and Metal Oxide Reduction by Shewanella oneidensis MR-1 Wild Type and Mutants». Applied and Environmental Microbiology 73 (21): 7003–7012. doi:10.1128/AEM.01087-07. PMID 17644630.
- ↑ Шаблон:Ullmann