BESI (III) HIDROKSIDA: STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The hidroksida besi (III) merupakan senyawa anorganik yang memiliki formula secara ketat Fe (OH) ₃ , di mana proporsi Fe ³⁺ dan OH ^- adalah 3: 1. Namun, sifat kimiawi besi bisa sangat berbelit-belit; jadi padatan ini tidak hanya terdiri dari ion-ion yang disebutkan.

Faktanya, Fe (OH) ₃ mengandung anion O ^2- ; oleh karena itu, ia adalah oksida besi hidroksida monohidrasi: FeOOH · H ₂ O. Jika jumlah atom untuk senyawa terakhir ini ditambahkan, akan dibuktikan bahwa ia sama dengan Fe (OH) ₃ . Kedua rumus tersebut valid untuk mengacu pada logam hidroksida ini.

Besi (III) hidroksida di kolam katak. Sumber: Clint Budd (https://www.flickr.com/photos//13016864125)

Di laboratorium pengajaran atau penelitian kimia, Fe (OH) ₃ diamati sebagai endapan berwarna oranye-coklat; mirip dengan sedimen pada gambar di atas. Saat pasir yang berkarat dan agar-agar ini dipanaskan, akan melepaskan kelebihan air, mengubah warna jingga-kekuningan (pigmen kuning 42).

Pigmen kuning (42) ini adalah FeOOH · H ₂ O yang sama tanpa adanya tambahan air yang terkoordinasi dengan Fe ³⁺ . Ketika dehidrasi, ia diubah menjadi FeOOH, yang dapat berada dalam bentuk polimorf yang berbeda (antara lain goetit, akaganeit, lepidokrosit, feroksihita).

Mineral bernalit, sebaliknya, memperlihatkan kristal hijau dengan komposisi basa Fe (OH) ₃ · nH ₂ O; sumber mineralogi hidroksida ini.

Struktur besi (III) hidroksida

Struktur kristal oksida besi dan hidroksida agak rumit. Tetapi, dari sudut pandang sederhana, ini dapat dianggap sebagai pengulangan terurut dari unit oktahedral FeO ₆ . Jadi, oktahedra oksigen-besi ini terjalin melalui sudut-sudutnya (Fe-O-Fe), atau wajahnya, membentuk semua jenis rantai polimerik.

Jika rantai seperti itu terlihat teratur di ruang angkasa, padatan dikatakan kristal; kalau tidak, itu amorf. Faktor ini, bersama dengan cara oktahedron bergabung, menentukan stabilitas energi kristal dan, oleh karena itu, warnanya.

Misalnya, kristal ortorombik dari bernalite, Fe (OH) ₃ · nH ₂ O, memiliki warna kehijauan karena fakta bahwa mereka FeO ₆ oktahedra hanya menyatukan melalui sudut mereka; tidak seperti besi hidroksida lainnya, yang tampak kemerahan, kuning atau coklat, tergantung pada derajat hidrasi.

Perlu dicatat bahwa oksigen dari FeO ₆ datang dari salah OH ^- atau O ^2- ; deskripsi yang tepat sesuai dengan hasil analisis kristalografi. Meskipun tidak ditangani seperti itu, sifat ikatan Fe-O adalah ionik dengan karakter kovalen tertentu; yang untuk logam transisi lain menjadi lebih kovalen, seperti halnya perak.

Properti

Meskipun Fe (OH) ₃ adalah padatan yang mudah dikenali saat garam besi ditambahkan ke media alkali, sifatnya tidak sepenuhnya jelas.

Namun, diketahui bertanggung jawab untuk memodifikasi sifat organoleptik (rasa dan warna, terutama) air minum; yang sangat tidak larut dalam air (K _sp = 2.79 · 10 ^-39 ); serta massa dan massa jenis molar 106,867 g / mol dan 4,25 g / mL.

Hidroksida ini (seperti turunannya) tidak dapat memiliki titik leleh atau titik didih yang ditentukan karena ketika dipanaskan ia melepaskan uap air, sehingga mengubahnya menjadi bentuk anhidrat FeOOH (bersama dengan semua polimorfnya). Oleh karena itu, jika pemanasan terus berlanjut, FeOOH akan meleleh dan bukan FeOOH · H ₂ O.

Untuk mempelajari sifat-sifatnya secara lebih teliti, pigmen kuning (42) perlu untuk banyak penelitian; tetapi sangat mungkin bahwa dalam proses itu berubah warna menjadi kemerahan, yang menunjukkan pembentukan FeOOH; atau sebaliknya, larut dalam larutan kompleks Fe (OH) ₆ ³⁺ (media asam), atau dalam anion Fe (OH) ₄ ^- (media sangat basa).

Aplikasi

Zat penyerap

Pada bagian sebelumnya telah disebutkan bahwa Fe (OH) ₃ sangat tidak larut dalam air, dan bahkan dapat mengendap pada pH mendekati 4,5 (jika tidak ada spesies kimiawi yang mengganggu). Dengan mengendapkan, ia dapat membawa (ikut mengendapkan) beberapa kotoran dari lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan; misalnya, garam kromium atau arsen (Cr ³⁺ , Cr ⁶⁺ , dan As ³⁺ , As ⁵⁺ ).

Kemudian, hidroksida ini memungkinkan untuk menyumbat logam-logam ini dan yang lebih berat lainnya, bertindak sebagai penyerap.

Teknik ini tidak begitu banyak dalam mengendapkan Fe (OH) ₃ (alkali media), tetapi ditambahkan langsung ke air atau tanah yang terkontaminasi, menggunakan bubuk atau biji-bijian yang dibeli secara komersial.

Penggunaan terapeutik

Zat besi merupakan elemen penting bagi tubuh manusia. Anemia adalah salah satu penyakit yang paling menonjol karena kekurangannya. Untuk alasan ini, selalu menjadi masalah penelitian untuk menemukan alternatif berbeda untuk memasukkan logam ini ke dalam makanan kita sehingga efek jaminan tidak dihasilkan.

Salah satu suplemen berbahan dasar Fe (OH) ₃ berbahan dasar kompleks dengan polimaltosa (besi polimaltosa), yang memiliki derajat interaksi lebih rendah dengan makanan dibandingkan dengan FeSO ₄ ; Artinya, lebih banyak zat besi secara biologis tersedia untuk tubuh dan tidak terkoordinasi dengan matriks atau padatan lain.

Suplemen lainnya terdiri dari nanopartikel Fe (OH) _{3 yang} tersuspensi dalam media yang terutama terdiri dari adipat dan tartrat (dan garam organik lainnya). Ini terbukti kurang toksik dibandingkan FeSO ₄ , selain meningkatkan hemoglobin, juga tidak menumpuk di mukosa usus, dan mendorong pertumbuhan mikroba yang bermanfaat.

Pigmen

Pigmen Kuning 42 digunakan dalam cat dan kosmetik, dan karenanya tidak menimbulkan risiko kesehatan potensial; kecuali tertelan secara tidak sengaja.

Baterai besi

Meskipun Fe (OH) ₃ tidak secara formal digunakan dalam aplikasi ini , Fe (OH) ₃ dapat berfungsi sebagai bahan awal untuk FeOOH; senyawa yang digunakan untuk membuat salah satu elektroda baterai besi yang murah dan sederhana, yang juga bekerja pada pH netral.

Reaksi setengah sel untuk baterai ini dinyatakan di bawah ini dengan persamaan kimia berikut:

½ Fe ⇋ ½ Fe ²⁺ + e ^-

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

Anoda menjadi elektroda besi, yang melepaskan elektron yang kemudian, setelah melalui sirkuit eksternal, memasuki katoda; elektroda terbuat dari FeOOH, direduksi menjadi Fe ²⁺ . Media elektrolitik untuk baterai ini terdiri dari garam terlarut dari Fe ²⁺ .

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Besi hidroksida. Database PubChem. CID = 73964. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wikipedia. (2019). Besi (III) oksida-hidroksida. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. N. Pal. (sf). Granular Ferric Hydroxide untuk Penghapusan Arsenik dari Air Minum. . Diperoleh dari: archive.unu.edu
5. RM Cornell dan U. Schwertmann. (sf). Oksida besi: struktur, sifat, reaksi, kejadian dan kegunaan. . http://epsc511.wustl.edu/IronOxide_reading.pdf
6. Birch, WD, Pring, A., Reller, A. dkk. Naturwissenschaften. (1992). Bernalite: hidroksida besi baru dengan struktur perovskit. 79: 509. doi.org/10.1007/BF01135768
7. Geokimia Lingkungan dari Ferric Polymers dalam Larutan dan Presipitat encer. Diperoleh dari: geoweb.princeton.edu
8. Giessen, van der, AA (1968). Sifat kimia dan fisik besi (III) -oksida hidrat Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven DOI: 10.6100 / IR23239
9. Funk F, Canclini C dan Geisser P. (2007). Interaksi antara kompleks polimaltosa besi (III) -hidroksida dan obat / studi laboratorium yang umum digunakan pada tikus. DOI: 10.1055 / s-0031-1296685
10. Pereira, DI, Bruggraber, SF, Faria, N., Poots, LK, Tagmount, MA, Aslam, MF, Powell, JJ (2014). Besi nanopartikulat (III) okso-hidroksida memberikan zat besi yang aman diserap dan digunakan dengan baik pada manusia. Nanomedicine: nanoteknologi, biologi, dan kedokteran, 10 (8), 1877-1886. doi: 10.1016 / j.nano.2014.06.012
11. Gutsche, S. Berling, T. Plaggenborg, J. Parisi, & M. Knipper. (2019). Bukti Konsep Baterai Besi-Besi (III) oksida hidroksida yang Bekerja pada pH Netral. Int. J. Electrochem. Sci., Vol. 14, 2019 1579. doi: 10.20964 / 2019.02.37