철(III)

Iron(III)
산화철은, 일반적으로, 정확히는 아니지만, 녹이라고 불립니다.

화학에서 철(III)은 +3 산화 상태의 철 원소를 말합니다.이온화합물(염수)에서 이러한 원자는 Fe로 나타나는3+ 별개의 양이온(정이온)으로 발생할 수 있다.

형용사 ferric 또는 접두사 ferri-는 이러한 화합물을 지정하기 위해 종종 사용된다. 염화철(III)의 "염화철"에서와 같이FeCl3. 철을 대신하는 형용사 "철"이 사용된다.II) 양이온2+ Fe를 함유한 소금.철이라는 단어는 철을 뜻하는 라틴어 ferrum에서 유래했다.

철(III) 금속 중심은 음이온 페리오실산염, [Fe(33−CO24)]와 같은 배위 복합체에서도 발생하며, 금속 중심을 둘러싸고 있는 3개의 이원 옥살산 이온 또는 2개의 사이클로펜타디엔 음이온[Fe(CH25)]2+과 같은 유기 금속 화합물에서는 Fe 중심에는III 2개의 사이클로펜타딜 음이온이 결합되어 있습니다.

철은 거의 항상 산화 상태 0(금속에서와 같이), +2 또는 +3에서 발생합니다.철(III)은 녹(III)이 함유된 물질인 녹의 범람에서 알 수 있듯이 일반적으로 공기 중에서 가장 안정적인 형태입니다.

철(III)과 생명

거의 모든 알려진 형태의 생명체, 특히 복잡한 생명체는 [1]철분을 필요로 한다.생물체의 많은 단백질은 결합 철 이온을 포함하고 있다; 그것들은 금속단백질의 중요한 아류이다.예를 들어 옥시헤모글로빈, 페레독신, 시토크롬 등이 있다.

박테리아에서 인간에 이르는 거의 모든 생물들은 철을 수산화철(III)의 미세한 결정체로서 단백질 페리틴의 껍질 안에 저장하고, 필요에 따라 철을 회수할 수 있다.[2]

인간의 식단에 부족한 철분은 빈혈을 일으킨다.동물과 인간은 필요한 철분을 고기와 같은 동화 가능한 형태로 함유된 음식으로부터 얻을 수 있다.다른 유기체들은 그들의 철분을 환경으로부터 얻어야 한다.그러나 철분은 특히 석회질 토양에서 호기성(산소화된) 환경에서 매우 불용성인 산화철(II)/수산화물을 형성하는 경향이 있습니다.박테리아와 풀은 철분(II)과 용해성 복합체를 형성하고 세포에 재흡수되는 시데로포어라고 불리는 화합물을 분비함으로써 그러한 환경에서 번성할 수 있다. (다른 식물들은 대신 철분(II)을 더 용해성 철분(II)으로 환원시키는 특정 박테리아의 뿌리 주변의 성장을 촉진한다.)[3]

불용성 철분(III) 화합물의 형성은 바닷물 속 철분 함량이 낮은 원인이며, 이는 종종 해양 식품 [4]거미줄의 기초가 되는 현미경 식물(피토플랑크톤)의 성장을 제한하는 요인이 된다.

수성 철의 푸르베이 그림

철(III) 화합물의 불용성(불용성)은 농장 유출물에서 나온 과도한 수용성 인산염으로 오염된 호수의 부영양화(조류의 과도한 성장)를 치료하기 위해 이용될 수 있다.철(III)은 인산염과 결합하여 불용성 철(III)을 형성하고, 따라서 제한 [citation needed]영양소일 수도 있는 또 다른 필수 요소인 인의 생물학적 가용성을 감소시킵니다.

철의 화학(II)

염화물3 FeCl, 황산염2 Fe(SO4),3 질산염 Fe(NO3)3와 같은 일부 철(III) 소금은 물에 녹습니다.그러나 산화물23 FeO(헤마타이트) 및 철(III)산화물-수산화물 FeO(OH)와 같은 다른 화합물은 고분자 구조 때문에 적어도 중성 pH에서는 극히 불용성이다.따라서 이러한 가용성 철(III) 소금은 순수한 물에 녹으면 가수분해되는 경향이 있으며, 올레이션이라고 불리는 과정을 통해 즉시 중합체 산화물-수산화물로 전환되고 용액 밖으로 침전되는 철(III) 수산화물 Fe(OH)3를 생성한다.그 반응은 [5]평형에+ 도달할 때까지 수소 이온 H를 용액으로 방출하여 pH를 낮춥니다.

Fe3+ + 22 HO † FeO(OH) + 3 H+

그 결과 철(III)염 농축액은 상당히 산성이다.철(III)을 쉽게 철(II)로 환원할 수 있다.II) 철(III)염을 산화제로도 기능하게 한다.염화철(III) 용액은 인쇄회로기판의 [citation needed]제조에 동피복 플라스틱판을 식각하는 데 사용된다.

철(III) 소금의 이러한 거동은 눈에 띄는 가수분해 없이 pH를 낮추지 않고 물에 녹는 염화나트륨 NaCl(탁상염)[5]과 같이 수산화물이 더 잘 용해되는 양이온의 소금과 대조됩니다.

녹은 산화철(III)과 산화수소철의 혼합물로, 보통 철이 습한 공기에 노출될 때 형성된다.크롬이나 알루미늄과 같은 다른 금속에 의해 형성되는 소극적인 산화물 층과는 달리 녹슬기 때문에 녹슬기 때문에 녹슬어 버립니다.따라서 보호되지 않은 철물체는 시간이 지나면 완전히 녹이 슬게 된다.

콤플렉스

철(III)은 d 중심인데5, 이는 금속이 3D 궤도 껍질에 5개의 "원자가" 전자를 가지고 있다는 것을 의미합니다.이러한 부분적으로 채워지거나 채워지지 않은 d-오비탈은 배위 복합체를 형성하기 위해 다양한 배위자를 받아들일 수 있다.리간드의 수와 유형은 리간드 장 이론으로 설명된다.보통 철 이온은 6개의 리간드가 8면체로 배열되어 있지만 때로는 3개, 때로는 7개의 리간드가 관찰된다.

다양한 킬레이트 화합물은 보다 안정적인 철(III) 이온과 용해성 착체를 형성함으로써 중성 pH에서도 산화철-수산화철(녹과 같은)을 용해시킨다.이러한 배위자는 EDTA를 포함하는데, EDTA는 종종 철의 퇴적물을 녹이거나 비료에 첨가되어 식물들이 토양에서 철을 사용할 수 있게 한다.구연산염은 또한 중성 pH에서 철 이온을 용해시키지만 복합체는 EDTA보다 안정성이 떨어진다.

자기

철화합물의 자성은 주로 5개의 d-전자와 이들 궤도에 연결되는 배위자에 의해 결정된다.

분석.

질적 무기 분석에서는 티오시아네이트 착체를 형성함으로써 철 이온의 존재를 검출할 수 있다.용액에 티오시안산염을 첨가하면 강적색의 1:1 [6][7]착화체가 된다.이 반응은 르 샤틀리에의 원리를 증명하기 위한 전형적인 학교 실험이다.

[Fe(HO2)]63+ + SCN− [ [ Fe(SCN) (HO2)52+ ]+ HO2

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Iron integral to the development of life on Earth – and the possibility of life on other planets". University of Oxford. 7 December 2021. Retrieved 9 May 2022.
  2. ^ Berg, Jeremy Mark; Lippard, Stephen J. (1994). Principles of bioinorganic chemistry. Sausalito, Calif: University Science Books. ISBN 0-935702-73-3.
  3. ^ H. 마르슈네르와 V.Römheld(1994) : "철 획득을 위한 플랜트 전략"식물 및 토양, 제165, 제2호, 261~274쪽. doi:10.1007/BF00008069
  4. ^ Boyd PW, Watson AJ, Law CS, et al. (October 2000). "A mesoscale phytoplankton bloom in the polar Southern Ocean stimulated by iron fertilization". Nature. 407 (6805): 695–702. Bibcode:2000Natur.407..695B. doi:10.1038/35037500. PMID 11048709. S2CID 4368261.
  5. ^ a b Earnshaw, A.; Greenwood, N. N. (1997). Chemistry of the elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  6. ^ Lewin, Seymour A.; Wagner, Roselin Seider (1953). "The nature of iron(III) thiocyanate in solution". Journal of Chemical Education. 30 (9): 445. Bibcode:1953JChEd..30..445L. doi:10.1021/ed030p445.
  7. ^ Bent, H. E.; French, C. L. (1941). "The Structure of Ferric Thiocyanate and its Dissociation in Aqueous Solution". Journal of the American Chemical Society. 63 (2): 568–572. doi:10.1021/ja01847a059.