- Estrutura do hidróxido de ferro (III)
- Propriedades
- Formulários
- Absorvente
- Usos terapêuticos
- Pigmento
- Bateria de ferro
- Referências
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 de 3: 1. No entanto, a química do ferro pode ser bastante complicada; portanto, este sólido não é composto apenas dos íons mencionados.
Na verdade, Fe (OH) 3 contém o ânion O 2-; portanto, é um óxido de hidróxido de ferro monohidratado: FeOOH · H 2 O. Se o número de átomos para este último composto for adicionado, será verificado que ele coincide com o de Fe (OH) 3. Ambas as fórmulas são válidas para se referir a este hidróxido de metal.
Hidróxido de ferro (III) em um viveiro de rãs. Fonte: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)
Em laboratórios de ensino ou pesquisa de química, o Fe (OH) 3 é observado como um precipitado marrom-alaranjado; semelhante ao sedimento na imagem acima. Quando essa areia enferrujada e gelatinosa é aquecida, ela libera o excesso de água, ficando com a cor laranja-amarelada (pigmento amarelo 42).
Este pigmento amarelo 42 é o mesmo FeOOH · H 2 O sem a presença adicional de água coordenada com Fe 3+. Quando este é desidratado, transforma-se em FeOOH, que pode existir na forma de diferentes polimorfos (goetita, akaganeita, lepidocrocita, feroxihita, entre outros).
Já o mineral bernalita exibe cristais verdes com composição base Fe (OH) 3 · nH 2 O; fonte mineralógica deste hidróxido.
Estrutura do hidróxido de ferro (III)
As estruturas cristalinas dos 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 FeO 6. Assim, esses octaedros de ferro-oxigênio se entrelaçam por seus cantos (Fe-O-Fe), ou por suas faces, estabelecendo todos os tipos de cadeias poliméricas.
Se essas cadeias parecem ordenadas no espaço, o sólido é considerado cristalino; caso contrário, é amorfo. Este fator, juntamente com a forma como os octaedros se unem, determinam a estabilidade energética do cristal e, portanto, de suas cores.
Por exemplo, os cristais ortorrômbicos de bernalita, Fe (OH) 3 · nH 2 O, têm uma cor esverdeada devido ao fato de seus octaedros FeO 6 se ligarem apenas pelos cantos; ao contrário de outros hidróxidos de ferro, que aparecem avermelhados, amarelos ou marrons, dependendo do grau de hidratação.
Deve-se notar que os oxigênios de FeO 6 vêm 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 com a prata.
Propriedades
Embora o Fe (OH) 3 seja um sólido facilmente reconhecido quando sais de ferro são adicionados a um meio alcalino, suas propriedades não são totalmente claras.
No entanto, sabe-se que é responsável por modificar as propriedades organolépticas (sabor e cor, principalmente) da água potável; que é muito insolúvel em água (K sp = 2,79 · 10 -39); e também que sua massa molar e densidade são 106,867 g / mol e 4,25 g / mL.
Este hidróxido (assim como seus derivados) não pode ter ponto de fusão ou ebulição definido, pois quando aquecido libera vapor d'água, convertendo-o em sua forma anidra FeOOH (junto com todos os seus polimorfos). Portanto, se o aquecimento continuar, o FeOOH derreterá e não o FeOOH · H 2 O.
Para estudar suas propriedades mais profundamente, seria necessário submeter o pigmento amarelo 42 a numerosos estudos; mas é mais do que provável que no processo mude de cor para avermelhado, indicativo da formação de FeOOH; ou, pelo contrário, dissolve-se no complexo aquoso Fe (OH) 6 3+ (meio ácido), ou no ânion Fe (OH) 4 - (meio muito básico).
Formulários
Absorvente
Na seção anterior, foi mencionado que o Fe (OH) 3 é muito insolúvel em água, podendo até precipitar em pH próximo a 4,5 (se não houver espécie química que interfira). Ao precipitar, pode levar (co-precipitar) algumas impurezas do meio ambiente que são prejudiciais à saúde; por exemplo, os sais de cromo ou arsênio (Cr 3+, Cr 6+ e As 3+, As 5+).
Então, esse hidróxido permite ocluir esses metais e outros mais pesados, agindo como absorvente.
A técnica consiste não tanto em precipitar Fe (OH) 3 (alcalinizando o meio), mas em vez disso, ele é adicionado diretamente à água ou solos contaminados, usando pós ou grãos comprados comercialmente.
Usos terapêuticos
O ferro é um elemento essencial para o corpo humano. A anemia é uma das doenças mais proeminentes devido à sua deficiência. Por isso, 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 baseia-se em seu complexo com polimaltose (ferro polimaltose), que possui menor grau de interação com alimentos do que o FeSO 4; isto é, mais ferro está biologicamente disponível para o corpo e não é coordenado com outras matrizes ou sólidos.
O outro suplemento é composto de nanopartículas de Fe (OH) 3 suspensas em um meio consistindo principalmente de adipatos e tartaratos (e outros sais orgânicos). Este se mostrou 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 Pigment Yellow 42 é usado em tintas e cosméticos e, como tal, não representa um risco potencial para a saúde; a menos que seja ingerido acidentalmente.
Bateria de ferro
Embora Fe (OH) 3 não seja formalmente usado neste aplicativo, ele pode servir como um material de partida para FeOOH; composto com o qual é fabricado um dos eletrodos de uma bateria de ferro simples e barata, que também funciona em pH neutro.
As reações de meia célula para esta bateria são expressas abaixo com as seguintes equações químicas:
½ Fe ⇋ ½ Fe 2+ + e -
Fe III OOH + e - + 3H + ⇋ Fe 2+ + 2H 2 O
O ânodo torna-se um eletrodo de ferro, que libera um elétron que, depois de passar pelo circuito externo, entra no cátodo; eletrodo feito de FeOOH, reduzindo a Fe 2+. O meio eletrolítico para esta bateria é composto de sais solúveis de Fe 2+.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Hidróxido férrico. Banco de dados PubChem. CID = 73964. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wikipedia. (2019). Óxido-hidróxido de ferro (III). Recuperado de: en.wikipedia.org
- N. Pal. (sf). Hidróxido férrico granular para eliminação de arsênio da água potável.. Recuperado de: archive.unu.edu
- RM Cornell e U. Schwertmann. (sf). Os óxidos de ferro: estrutura, propriedades, reações, ocorrências e usos..
- Birch, WD, Pring, A., Reller, A. et al. Naturwissenschaften. (1992). Bernalita: um novo hidróxido férrico com estrutura perovskita. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
- Geoquímica Ambiental de Polímeros Férricos em Soluções Aquosas e Precipitados. Recuperado de: geoweb.princeton.edu
- Giessen, van der, AA (1968). Propriedades químicas e físicas do hidrato de óxido de ferro (III) Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
- Funk F, Canclini C e Geisser P. (2007). Interações entre o complexo de polimaltose de ferro (III) -hidróxido de polimaltose e medicamentos comumente usados / estudos de laboratório em ratos. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
- Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). O oxo-hidróxido de ferro (III) nanoparticulado fornece ferro seguro que é bem absorvido e utilizado em humanos. Nanomedicine: nanotechnology, biology, and medicine, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
- Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi e M. Knipper. (2019). Prova de conceito de uma bateria de hidróxido de óxido de ferro-ferro (III) trabalhando em pH neutro. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37