هيكل الحديد ، الخصائص: 5 حقائق يجب أن تعرفها


الحديد O هو الصيغة الكيميائية لأكسيد الحديدوز. لها مرادفات مثل أكسيد الحديد (XNUMX) أو أوكسويرون. نحن هنا نناقش حول هيكل FeO وخصائصه وبعض الحقائق.

يتكون أكسيد الحديد O (أكسيد الحديدوز) أو أكسيد الحديد (2) من عنصرين ، أي ذرات الحديد والأكسجين. في هيكل الحديد O يكون أيون الحديد في حالة أكسدة +2. إنه يختلف تمامًا عن أيون Fe3OXNUMX في الهيكل والخصائص. الحديد O هو شكل معدني يعرف باسم Wustite. هذا المركب أسود اللون. يشبه هيكل كلوريد الصوديوم.

يتغير تناسق الهيكل إلى معيني الوجوه ويصبح مركب FeO مغنطيسيًا مضادًا. ومن ثم فإن الترتيب المغنطيسي المضاد في الاتجاه [1 ، 1 ، 1] يستلزم اختيار الخلية التي تحتوي على الأقل على ذرتين مختلفتين من الحديد في هذا الاتجاه.

الموقع أو الخلية السداسية الشكل المعينية السطوح هي أصغر أو أدنى خلية تفي بهذا الشرط. يحتوي FeO على شعرية في هذه الحالة لها معلمات a = b = c = 5. 260 وزوايا α = β = γ = 33. 557. وبالتالي ، تقع ذرات الحديد (Fe) عند إحداثيات كسرية (0 ، 0 ، 0) و (0.5 ، 0.5 ، 0.5) ، وذرة الأكسجين (O) تقع في (0.25 ، 0.25 ، 0.25) و (0.75 ، 0.75 ، 0.75).

هيكل الحديد O في شكل عام

بعض الحقائق عن هيكل الحديد O

يتم تحضير أكسيد الحديدوز أو أكسيد الحديد (XNUMX) بواسطة التحلل الحراري للأكسالات بالحديد (XNUMX).

FeC2O4 → FeO + CO2 + CO

عندما يتم إجراء التحلل الحراري للحديد (2) أكسالات (FeC4O2) ، ويمكن تكوين أكسيد الحديد (XNUMX) (FeO) مع تحرير ثاني أكسيد الكربون (COXNUMX) وأحادي أكسيد الكربون (CO). تفاعل التحلل الحراري يتم إجراؤه في حالة خاملة لتجنب تكوين أكسيد الحديديك (Fe2O3).

هنا ، أكسيد الحديدوز أو أكسيد الحديد (0.84) مخاريط تحت مجموعة المركبات غير المتكافئة ، والتي تعاني بشكل خاص من نقص في تركيبات الحديد من نطاق Fe0.95O إلى FeXNUMXO. FeO (الحديد (XNUMX) أكسيد) له بنية مماثلة مثل NaCl (ملح صخري). في التركيب البلوري للحديد O ، تكون بلورات FeO ناقصة الحديد وتظهر دائمًا غير متكافئ.

توجد بعض المواقع الكاتيونية الشاغرة وبعض المواقع يحتوي على أيونات Fe3 + فيها ، لكن تركيبتها تجعل الهيكل محايدًا كهربيًا تمامًا. الصيغة التقريبية للحديد O هي Fe0.95O. جزيء الحديد O له هيكل مثل الملح الصخري وله أيضًا كثافة 5.073 جم / سم 3.

ما هو هيكل الحديد O؟

يشبه هيكل FeO هيكل ملح الصخور (NaCl). إنه هيكل غير متكافئ حيث توجد بعض المواقع أو الثقوب الشاغرة في الهيكل أو بعض أيونات Fe3 + موجودة في الهيكل بدلاً من أيونات Fe2 +. هنا ، يُحاط كل أيون من الحديد (Fe2 +) بستة أيونات أكسجين مجاورة (O2-) أو كل أيون أكسجين (O2-) يُحاط بستة أيونات حديدية مجاورة (Fe2 +) أي بالعكس.

الحديد O (أكسيد الحديد (XNUMX)) يحتوي على هيكل مكعب أو هيكل ملح صخري مكعّب الوجه (FCC) وكل حافة من خلية وحدة FeO هي 5.0 A0. لذلك هناك أربعة أيونات Fe2 + وأربعة أيونات O2 موجودة في كل حافة من حواف خلية الوحدة للبنية البلورية. في هذا الهيكل ، يتم تنسيق ذرة الحديد مع ذرات الأكسجين بشكل ثماني السطوح وبطريقة مماثلة ، يتم تنسيق ذرات الأكسجين مع ذرات الحديد ثماني السطوح (والعكس بالعكس).

الهيكل غير متكافئ حيث توجد راحة أكسدة Fe2 ليصبح Fe3 أيون ينزعج عن طريق استبدال قسم صغير من Fe2 + أيونات مع اثنين 3rd عدد أيونات Fe3 + التي تأخذ موقع رباعي السطوح في شبكة معبأة مغلقة من هيكل الحديد O. بالمقارنة مع المادة الصلبة المتبلورة ، يتم تنسيق ذرات الحديد في الحالة المنصهرة بواسطة أربع أو خمس ذرات أكسجين في الغالب. هناك تحول صغير جدًا في الهيكل تحت درجة حرارة 200 كلفن.

هيكل feo
هيكل الحديد FCC (هيكل مكعب مركز الوجه)

هل الحديد O أيوني أم تساهمي؟

نعم ، الحديد O هو مركب قطبي تساهمي. في هيكل الحديد O ، تمتلك ذرة الحديد كهرسلبية تبلغ 1.83 وذرة الأكسجين لها كهرسلبية تبلغ 3.44. الفرق بين كلا السالبية الكهربية هو 3.44 (O) - 1.83 (Fe) = 1.61. طبيعة الرابطة في الحديد O تساهمية قطبية وبالتالي فإن الاختلاف قريب جدًا من الروابط الأيونية. حتى الحديد (XNUMX) أكسيد التساهمية القطبية مركب مع خصائص أيونية.

لماذا الحديد O أيوني؟

في جزيء الحديد O ، توجد ذرات الحديد (Fe) والأكسجين (O) ولديها فرق كهربية 1.61. فرق الكهربية هذا أقل من القيمة المعيارية المحددة 1.71. نظرًا لقيمته المنخفضة مقارنة بـ 1.7 ، فإن جزيء FeO هو جزيء تساهمية قطبية.

إذا كانت قيمة الكهربية أعلى من 1.7 ، فإن أي مركب سيكون مركبًا أيونيًا. ولكن لا يزال هناك طابع أيوني سائد في جزيء الحديد O بسبب وجود أو اثنين من الأيونات المشحونة بشكل معاكس ، مثل Fe2 + و O2-.

كيف FeO هو أيوني؟

وفقًا لقاعدة فوزان ، يفضل المركب ذو الحجم الموجب الأكبر والأنيون الأصغر السمة الأيونية بينما تكون الرابطة داخل الكاتيون والأنيون. وبالتالي ، فإن الحديد O هو أكثر أيونية ولكن يمكن أن يظهر الطابع التساهمي أيضًا.

بشكل عام ، يمكن أن تتكون الروابط الأيونية بين الأيونات المشحونة بشكل معاكس ، أي الشحنة الموجبة والأيونات السالبة الشحنة. ومن ثم ، تتشكل الروابط الأيونية عن طريق التجاذب الكهروستاتيكي داخل أيونات مشحونة معاكسة. الأنيون هو الذي يكتسب الإلكترونات والكاتيون هو الذي يتبرع بالإلكترونات.

هل الحديد O قابل للذوبان في الماء؟

الحديد O (الحديد (XNUMX) أكسيد) أو أكسيد الحديدوز غير قابل للذوبان في الماء. أكاسيد الحديد التي تحدث بشكل طبيعي غير قابلة للذوبان في الماء في الغالب. وبالتالي فإن أكسيد الحديدوز غير قابل للذوبان في الماء لأنه مركب طبيعي. كما أنه أيوني بطبيعته وبالتالي لا يمكنه تكوين أيونات في الماء عندما يتفاعل مع الماء.

لماذا الحديد O غير قابل للذوبان في الماء؟

الحديد O هو مركب أيوني لأنه يتكون من أيوني مشحون متعاكس. يحتوي جزيء الحديد O على Fe2 + أيون (كاتيون) و O2- أيون (أنيون). ومن ثم عندما يختلط FeO (أكسيد الحديدوز) أو يتفاعل مع الماء فإنه لا يمكن أن تشكل أيونات في الماء. وبالتالي ، لا يمكن أن ينفصل FeO أو لا ينفصل تمامًا في الماء. لذلك ، فإن FeO (الحديد (XNUMX) أكسيد) غير قابل للذوبان أو غير قابل للذوبان في الماء.

كيف FeO غير قابل للذوبان في الماء؟

بشكل عام ، الحديد في شكله الأولي (الحديد الأولي) قابل للذوبان في الماء في حالة الغرفة العادية. ولكن وفقًا لقاعدة الذوبان ، فإن أكاسيد الحديد ليست قابلة للذوبان في الماء. تزداد قابلية ذوبان الجزيئات أو المركبات المحتوية على الحديد مع انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني.

يمكن زيادة قابلية ذوبان مركبات الحديد بمركبات الشحنة الموجبة المنخفضة. نظرًا لأن Fe2 + أيون له شحنة أقل من Fe3 + أيون ، فإن المركبات المحتوية على Fe2 + قابلة للذوبان تمامًا من المركبات الأخرى ولكن لا يمكن فصلها في الماء وبالتالي فهي تعتبر مركبات غير قابلة للذوبان. ومن ثم ، فإن الحديد O غير قابل للذوبان في الماء.

هل الحديد O مادة صلبة؟

نعم ، الحديد O هو مركب صلب لأنه يحتوي على هيكل ملح صخري بلوري مثل NaCl. حتى مسحوق الحديد O عبارة عن مسحوق أسود صلب شكل مركب. التركيب البلوري لأيون الحديد O غير متكافئ.

لماذا الحديد O صلب؟

الحديد O (أكسيد الحديدوز) هو مركب صلب لأنه يحتوي على هيكل ملح صخري بلوري مثل NaCl. كما أن التركيب البلوري للحديد O له هيكل مكعب مركزي الوجه (FCC) حيث تكون كل ذرة Fe2 + محاطة بأيونات O2 المجاورة. وبالتالي فإن أيونات الهيكل معبأة بشكل وثيق في مكعب وبالتالي فهو مركب صلب.

كيف الحديد O صلبة؟

في التركيب البلوري للحديد O ، يتم تعبئة جميع أيونات Fe2 + و O2- بشكل وثيق في هيكل مكعب متمركز في الوجه. في أي مركب صلب ، تكون الذرات أو الأيونات معبأة بشكل وثيق ولها شكل معين. وبالتالي فإن FeO أيون له شكل مكعب متمركز في الوجه والأيونات معبأة بشكل وثيق. وبالتالي فهو مركب صلب.

الخلاصة:

يُعرف FeO باسم أكسيد الحديدوز أو أكسيد الحديد (2). في بنية الحديد O ، يكون أيون الحديد في حالة أكسدة +2 وذرة O في حالة أكسدة -2. إنه هيكل غير متكافئ حيث أن بنية الحديد O بها بعض الأماكن الشاغرة أو يتم استبدال بعض أيونات Fe3 + بأيونات FeXNUMX +. هيكل الحديد O هو هيكل مكعب مركزي الوجه. لها رابطة تساهمية قطبية ولكنها تظهر أحرف أيونية. إنه أيوني ، غير قابل للذوبان في الماء ومركب صلب.

د. شروتي رامتكي

مرحباً بالجميع ، أنا دكتور شروتي إم رامتيك ، لقد حصلت على درجة الدكتوراه في الكيمياء. لديّ خمس سنوات من الخبرة في التدريس لـ 11-12 معيارًا و B و Sc و MSc في مادة الكيمياء. لقد نشرت ما مجموعه خمس مقالات بحثية خلال الدكتوراه في عملي البحثي ولدي زمالة من UGC للحصول على درجة الدكتوراه. ماجستير في الكيمياء غير العضوية وتخرجي في مواد الكيمياء وعلم الحيوان وعلوم البيئة. شكرا

آخر المقالات