Hidróxido de ferro (III): estrutura, propriedades e usos

O hidróxido de ferro (III) é um composto inorgânico cuja fórmula é estritamente Fe (OH) 3 , em que a proporção de Fe 3+ e OH é 3: 1. No entanto, a química do ferro pode ficar bastante complicada; para que esse sólido não seja composto apenas dos íons mencionados.

De fato, Fe (OH) 3 contém ânion O 2- ; portanto, é um óxido de ferro mono-hidrato de hidróxido de: FeOOH · H 2 O. Se o número de átomos em adição ao último composto á que coincidir com o Fe (OH) 3 . Ambas as fórmulas são válidas para se referir a este hidróxido de metal.

Hidróxido de ferro (III): estrutura, propriedades e usos 1

Hidróxido de ferro (III) em uma lagoa de sapos. Fonte: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos/ 58827557 @ N06 / 13016864125)

Nos laboratórios de ensino ou pesquisa em química, o Fe (OH) 3 é observado como um precipitado marrom alaranjado; semelhante ao sedimento da imagem superior. Quando essa areia enferrujada e gelatinosa sofre aquecimento, libera excesso de água, tornando sua coloração laranja-amarelada (pigmento amarelo 42).

Este pigmento amarelo 42 é o mesmo FeOOH · H 2 O sem a presença adicional de água coordenada para Fe 3+ . Quando desidratado, é transformado em FeOOH, que pode existir na forma de diferentes polimorfos (goethita, akaganeíta, lepidocrocite, feroxihita, entre outros).

A bernalita mineral, por outro lado, exibe cristais verdes da composição base de Fe (OH) 3 · nH 2 O; fonte mineralógica deste hidróxido.

Estrutura do hidróxido de ferro (III)

As estruturas cristalinas de óxidos e hidróxidos de ferro são um pouco complicadas. Mas, de um ponto de vista simples, pode ser considerado como repetições ordenadas de unidades octaédricas de FeO 6 . Assim, essas octaedra ferro-oxigênio são entrelaçadas através de seus cantos (Fe-O-Fe) ou de suas faces, estabelecendo todos os tipos de cadeias poliméricas.

Se essas cadeias parecem ordenadas no espaço, diz-se que o sólido é cristalino; caso contrário, é amorfo. Esse fator, juntamente com a maneira como as octaedras são unidas, determina a estabilidade energética do cristal e, portanto, suas cores.

Por exemplo, os cristais ortorrômbicos da bernalita, Fe (OH) 3 · nH 2 O, são de cor esverdeada, porque seus octaedros de FeO 6 se unem apenas pelos cantos; ao contrário de outros hidróxidos de ferro, que parecem avermelhados, amarelos ou marrons, dependendo do grau de hidratação.

Deve-se notar que o oxigênio FeO 6 vem de OH ou O 2- ; A descrição exata corresponde aos resultados da análise cristalográfica. Embora não seja tratada como tal, a natureza da ligação Fe-O é iônica com um certo caráter covalente; que para outros metais de transição se torna ainda mais covalente, como na prata.

Propriedades

Enquanto o Fe (OH) 3 é um sólido que é facilmente reconhecido quando sais de ferro são adicionados a um meio alcalino, suas propriedades não são totalmente esclarecidas.

Sabe-se, no entanto, que é responsável por modificar as propriedades organolépticas (sabor e cor, principalmente) da água potável; que é muito insolúvel em água (K sp = 2,7910-39 ); e também que sua massa molar e densidade são 106.867 g / mol e 4.25 g / mL.

Este hidróxido (como seus derivados) não pode ter um ponto de fusão ou ebulição definido porque, quando aquecido, libera vapor de água, tornando-se sua forma anidra de FeOOH (juntamente com todos os seus polimorfos). Portanto, se o aquecimento é continuado, que derrete a FeOOH e não FeOOH · H 2 O.

Para estudar ainda mais suas propriedades, seria necessário submeter o pigmento amarelo 42 a numerosos estudos; mas é mais do que provável que, no processo, mude de avermelhado para vermelho, indicativo da formação de FeOOH; ou, pelo contrário, é dissolvido no complexo Fe (OH) 6 3+ (meio ácido) ou no ânion Fe (OH) 4 (meio muito básico).

Usos

Absorvente

Na seção anterior, foi mencionado que o Fe (OH) 3 é muito insolúvel em água e pode até precipitar a um pH próximo de 4,5 (se não houver espécies químicas que interfiram). Ao precipitar, ele pode arrastar (co-precipitar) algumas impurezas do ambiente que são prejudiciais à saúde; por exemplo, sais de cromo ou arsênico (Cr 3+ , Cr 6+ e As 3+ , As 5+ ).

Então, esse hidróxido permite ocluir esses metais e outros mais pesados, atuando como absorvente.

A técnica consiste não tanto na precipitação do Fe (OH) 3 (alcalinização do meio), mas é adicionada diretamente à água ou ao solo contaminado, usando pós ou grãos adquiridos comercialmente.

Utilizações terapêuticas

O ferro é um elemento essencial para o corpo humano. A anemia é uma das doenças mais importantes devido à sua deficiência. Por esse motivo, é sempre uma questão de pesquisa conceber alternativas diferentes para incorporar esse metal em nossa dieta, para que não sejam gerados efeitos colaterais.

Um dos suplementos à base de Fe (OH) 3 é baseado em seu complexo com poliimaltosa (ferro polimaltoso), que apresenta menor grau de interação com os alimentos em comparação com o FeSO 4 ; isto é, mais ferro está disponível biologicamente para o organismo e não é coordenado com outras matrizes ou sólidos.

O outro suplemento é composto por nanopartículas de Fe (OH) 3 suspensas em um meio constituído principalmente por adipatos e tartaratos (e outros sais orgânicos). Isso provou ser menos tóxico que o FeSO 4 , além de aumentar a hemoglobina, não se acumula na mucosa intestinal e promove o crescimento de micróbios benéficos.

Pigmento

O pigmento amarelo 42 é usado em tintas e cosméticos e, como tal, não representa um risco potencial à saúde; a menos que seja ingerido por acidente.

Bateria de ferro

Embora o Fe (OH) 3 não seja formalmente usado neste aplicativo , ele poderia servir como material de partida para o FeOOH; composto com o qual é fabricado um dos eletrodos de uma bateria simples e barata de ferro, que também funciona em pH neutro.

As reações de meia célula para esta bateria são expressas abaixo com as seguintes equações químicas:

½ Fé ⇋ ½ Fé 2+ + e

Fe III OOH + e + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O

O ânodo se torna um eletrodo de ferro, que libera um elétron que posteriormente, após atravessar o circuito externo, entra no cátodo; eletrodo feito de FeOOH, reduzindo para Fe 2+ . O meio eletrolítico para esta bateria é composto de sais solúveis de Fe 2+ .

Referências

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