Hidróxido de ferro (II): estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

Contente

o hidróxido de ferro (II), também chamado de hidróxido ferroso, é um composto inorgânico com a fórmula química Fe (OH)₂. Se a sua pureza for alta, o seu sólido consiste apenas em Fe ions²⁺ e OH^– em uma proporção de 2: 1; entretanto, pode conter moléculas de água e diferentes espécies iônicas, mudando a posição.

Representa a forma "reduzida" da famosa ferrugem, uma superfície avermelhada composta de íons de Fe³⁺; enquanto na ferrugem esverdeada, o Fe predomina²⁺, próximo ao OH^– e outra quantidade de ânions: CO₃^2-, TÃO₄^2-, NÃO₃^– e haletos (F^–, Cl^–, …), por exemplo. O resultado, embora a base dessa ferrugem verde seja Fe (OH)₂, é que vários sólidos são obtidos.

Na vida cotidiana, esse hidróxido pode ser visto em lugares comuns. Por exemplo, o barco da foto acima está com a superfície coberta de ferrugem verde (não patina). Existe a fé (OH)₂, mas acompanhado por numerosos íons das ondas do mar.

Quimicamente falando, as propriedades e usos desse material dependem do cátion.²⁺ e sua tendência de oxidar para se tornar o Fe³⁺. É um agente redutor, que reage rapidamente com o oxigênio em condições básicas. Portanto, deve ser usado em ambientes inertes e em soluções ácidas.

Estrutura do hidróxido de ferro (II)

Links

Considerando apenas Fe (OH)₂ puro, tem apenas íons de Fe²⁺ e OH^–.

As interações entre eles devem, em teoria, ser iônicas por natureza; cada fração²⁺atrai dois ânions OH^–, cujas atrações não direcionais acabam estabelecendo uma ordem estrutural e repetitiva que define um cristal; que por sua vez, dá origem a pó de ferrugem verde.

O problema é que há um certo caráter covalente entre os dois íons e, portanto, uma ligação Fe-OH iônica não pode ser ignorada. Considerando uma ligação Fe-OH parcialmente iônica, pode-se entender que elas estão agrupadas em uma espécie de camada polimérica.

Camadas duplas de hidróxido

A estrutura do hidróxido ferroso puro é mostrada acima com um modelo ball-and-stick. As Fe cações²⁺ são representados pelas esferas verdes brilhantes, enquanto os ânions OH^– pelas esferas vermelhas e brancas. Observe como os íons se alinham²⁺ graças às interações (iônico-covalente) com o OH^–.

Por que essa estrutura é chamada de camadas duplas de hidróxido? A própria imagem oferece a resposta: existem duas linhas ou camadas de OH^– para cada um de fé²⁺; ou seja, a proporção de 2: 1 de Fe (OH) é mantida₂ mencionado no início.

As unidades estruturais para Fe (OH)₂ são então esses sanduíches, onde as camadas de OH^– eles viriam a representar os pães; Pães com carga negativa que, portanto, falham em definir corretamente um cristal marrom impressionante.

Mas, por outro lado, os átomos de H também se alinham e ofuscam uns aos outros. Lembrando o conceito de polaridade e eletronegatividade, esses hidrogênios têm uma leve carga parcial positiva, δ +; que, embora fraca, pode ter uma zona positiva onde outros ânions ou moléculas estão alojados.

Hidratos

Quando o Fe (OH)₂ se dissolve na água, suas moléculas se coordenam com o centro metálico do Fe²⁺ para formar um complexo aquoso: [Fe (H₂OU)₄(OH)₂] Este complexo possui uma geometria octaédrica porque possui seis ligantes: quatro moléculas de água e duas OH^–. No entanto, no hidróxido de ferro hidratado o quadro é um pouco diferente.

No hidrato, da fórmula hipotética Fe (OH)₂NH₂Ou as moléculas de água estão alojadas exatamente entre as duas camadas de hidróxido; isto é, eles interagem por meio de forças de íons dipolo com os hidrogênios ou esferas brancas. É como se dois sanduíches OHFeOH fossem agarrados e água fosse inserida para agrupá-los: OHFeOH (H₂O) OHFeOH.

As moléculas de água são muito dinâmicas, evitando que as partículas de hidrato adquiram tamanhos consideráveis e, conseqüentemente, formem um sólido coloidal ou gelatinoso.

Ferrugem verde e vermelha

Nos hidratos, as camadas de hidróxido têm moléculas de água intercaladas; entretanto, eles podem ter outros ânions (já mencionados), causando uma grande variedade de ferrugens verdes. Eles podem até "prender" moléculas tão grandes quanto o DNA ou drogas.

Não só os íons podem estar presentes²⁺mas também Fe³⁺, produto de uma oxidação interna causada pelo oxigênio intercalado. Seria visivelmente observado que a ferrugem verde (ou óxido) começa a ficar avermelhada à medida que a concentração de Fe aumenta.³⁺.

Propriedades

Fe (OH) mostrado acima₂ precipitado em um tubo de ensaio. Estando em água abundante, o aquoso complexo deve predominar sobre a estrutura que acabamos de mencionar. Observe que a superfície apresenta uma cor laranja, produto da oxidação do Fe²⁺ para a fé³⁺ pelo oxigênio do ar; ou seja, este hidróxido é um agente redutor:

Fé²⁺ <=> Fé³⁺ + e^–

A aparência física deste composto em seu estado puro é a de um sólido marrom:

Que, dependendo do seu nível de umidade, pode aparecer como um sólido verde gelatinoso. É bastante insolúvel em água (K_sp= 8·10^-16 e solubilidade = 0,72 g / 100mL a 25 ° C), e tem uma massa molar de 89,86 g / mol e uma densidade de 3,4 g / mL.

Nenhum ponto de ebulição ou fusão é relatado para este composto; provavelmente devido ao fato de que, antes de uma fonte de calor, desidrata e se transforma em óxido ferroso, FeO:

Fe (OH)₂ => FeO + H₂OU

Formulários

Análise orgânica qualitativa

Seu poder redutor é usado para determinar a presença de compostos nitro, RNO₂. A reação para a qual um teste positivo é obtido é representada pela seguinte equação química:

RNO₂ + 6 Fe (OH)₂ + 4H₂O => RNH₂ + 6 Fe (OH)₃

O Fe (OH)₃ precipita como um sólido marrom-avermelhado, que certifica a presença do grupo nitro, -NO₂.

Redutor de oxoanião de selênio

O poder redutor do Fe (OH)₂ também tem sido usado para reduzir os ânions SeO₃^2- (selenito) e SeO₄^2- (selenato) em selênio elementar, Se. Na prática, permite a remoção desses ânions, prejudiciais à saúde, na forma de um sólido de selênio insolúvel e facilmente extraível.

Materiais de dupla camada

A sua estrutura pura e a sua ferrugem verde são fonte de inspiração para a concepção de novos materiais com características mineralógicas.

Estima-se que sua função seja permitir o transporte de uma espécie específica entre suas camadas, de forma que sua liberação para o sítio ativo (solos, células, superfície metálica, etc.) possa ser controlada ou reduzida.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2019). Hidróxido de ferro (II). Recuperado de: en.wikipedia.org
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Hidróxido ferroso. Banco de dados PubChem. CID = 10129897. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Nick Doe. (s.f.). Testes para Fenóis e Grupos Nitro. Química 211. Recuperado de: academics.wellesley.edu
Clark Jim. (27 de abril de 2019). Química do ferro. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
Kingston Technical Software. (2019). Rust Chemistry. Médicos da corrosão. Recuperado de: corrosion-doctors.org
Zingaro, Ralph A. et al. (1997). Redução dos ânions oxoselênio pelo hidróxido de ferro (II). Meio Ambiente Internacional. 23 (3): 299–304. doi: 10.1016 / S0160-4120 (97) 00032-9