Прејди на содржината

Ферихидрит

Од Википедија — слободната енциклопедија
Ферихидрит
Рудникска дренажа од Охајо. Портокаловата обвивка на трупците е ферихидрит.
Општо
КатегоријаОксидни минерали
Формула(Fe3+)2O3·0.5H2O
Штрунцова класификација4.FE.35
Данина класификација04.03.02.02
Просторна групаP63mc
Единична ќелијаa = 5.958, c = 8.965 [Å]; Z = 1
Распознавање
Моларна маса168.70 g/mol
БојаТемно кафеава, жолто-кафеава
ХабитусАгрегати, микроскопски кристали
Кристален системШестоаголен
ОгребЖолто-кафеава
Густина3,8
Наводи[1][2][3][4]
X-ray diffraction patterns for six-line and two-line ferrihydrite.
Рентгенски дифракциски шеми за ферихидрит со шест линии (горе) и дво линии (долу). Cu Kα зрачење.

Ферихидрит (Fh) — широко распространет воден минерал од феричен оксихидроксид на површината на Земјата,[5][6] и веројатна состојка во вонземски материјали.[7] Се формира во неколку видови средини, од слатководни до морски системи, водоносни слоеви до хидротермални топли извори и лушпи, почви и области погодени од рударство. Може да се таложи директно од оксигенирани водни раствори богати со железо, или од бактерии или како резултат на метаболичка активност или пасивна сорпција на растворено железо проследено со реакции на нуклеација.[8] Ферихидритот се јавува и во јадрото на феритинскиот протеин од многу живи организми, со цел складирање на железо во клетките.[9][10]

Структура

[уреди | уреди извор]

Ферихидритот постои само како ситнозрнест и многу дефектен наноматеријал. Моделот на дифракција на рендгенски зраци во прав на Fh содржи две расејувачки ленти во неговата најнеуредна состојба и максимум шест силни линии во неговата најкристална состојба. Главната разлика помеѓу овие два дифракциски крајни елементи, најчесто наречени дволиниски и шестлиниски ферихидрити, е големината на конститутивните кристалити.[11][12] Формата од шест линии е класифицирана како минерал од страна на IMA во 1973 година[13] со номинална хемиска формула Fe2O3 ·9 H2O.[14] Други предложени формули се Fe5HO8 ·4 H2O[15] и Fe2O3 · 2 FeO(OH) · 2,6 H2O.[16] Сепак, неговата формула е фундаментално неопределена бидејќи содржината на вода е променлива. Дволиниската форма се нарекува и воден железен оксид (HFO).

Поради наночестичната природа на ферихидритот, структурата останала нејасна со години и сè уште е предмет на контроверзии.[17][18][19] Дриц и сор., користејќи податоци од дифракција на Х-зраци,[20] во 1993 година предложиле мултифазен структурен модел за шестлиниски ферихидрит со три компоненти: (1) кристалити без дефекти (f-фаза) со двојно хексагонално редење на кислородни и хидроксилни слоеви (ABAC секвенца) и нередовни октаедарски зафати на Fe, (2) дефектни кристалити (d-фаза) со структура слична на фероксихит со краток дострел (δ-FeOOH) и (3) подреден ултрадисперзен хематит (α-Fe2O3). Моделот на дифракција е потврден во 2002 година со неутронска дифракција,[21] и трите компоненти се забележани со високорезолуциска трансмисиона електронска микроскопија.[22][23][24] Еднофазен модел и за ферихидрит и за хидромагемит[25] е предложен од Мишел и сор.,[26][27] во 2007–2010 година, врз основа на анализа на функцијата на парна дистрибуција (PDF) на податоците за вкупно расејување на Х-зраци. Структурниот модел, изоструктурен со минералот акдалаит (Al10O14(OH)2), содржи 20% тетраедарски и 80% октаедарски координирано железо. Мансо и сор. покажаа во 2014 година[28] дека моделот на Дриц и сор.[29] ги репродуцира PDF податоците, како и моделот на Мишел и сор,[30] а тој предложи во 2019 година[19] дека тетраедарската координација произлегува од нечистотиите од магемит и магнетит забележани со електронска микроскопија.[31]

Порозност и потенцијал за апсорпција на животната средина

[уреди | уреди извор]

Поради малата димензија на поединечните нанокристали, Fh има нанопорозна структура, што резултира со многу голема специфична површина — од неколку стотици квадратни метри на грам.[32] Освен високиот сооднос помеѓу површината и волуменот, Fh се одликува и со значителна концентрација на локални (точкести) дефекти, како висечки врски и празнини. Овие карактеристики овозможуваат висока адсорпциска способност за бројни еколошки релевантни хемиски видови, меѓу кои арсен, олово, фосфат и органски соединенија (на пример, хумусни и фулвични киселини).[33][34][35][36] Неговата силна и обемна интеракција со метали во траги и металоиди се користи во индустријата, на големо во постројки за пречистување на вода, како во Северна Германија и за производство на градската вода во Хирошима, а на мало за чистење на отпадни води и подземни води, на пример за отстранување на арсен од индустриски отпадни води и вода за пиење.[37][38][39][40][41] Неговата нанопорозност и висок афинитет за злато може да се користат за елаборирање на наночестички од Au со поддршка од Fh за каталитичка оксидација на CO на температури под 0°C.[42] Дисперзираните шестредни ферихидритни наночестички можат да бидат заробени во везикуларна состојба за да се зголеми нивната стабилност.[43] Присуството на ферихидрит може да го зголеми растот на одредени микроби, на пр. Dissulfuricactor thermophilus, со отстранување на сулфидот, отпаден производ од нивниот метаболизам. [44]

Метастабилност

[уреди | уреди извор]

Ферихидритот е метастабилен минерал. Познато е дека е претходник на покристални минерали како хематит и гетит[45] преку раст на кристали базиран на агрегација.[46][47] Сепак, неговата трансформација во природните системи генерално е блокирана од хемиски нечистотии адсорбирани на неговата површина, на пример силициум диоксид, бидејќи повеќето природни ферихидрити се силициумски.[48]

Под редуктивни услови како оние што се наоѓаат во глејни почви или во длабоки средини осиромашени со кислород, а често и со помош на микробна активност, ферихидритот може да се трансформира во зелена 'рѓа, слоевит двоен хидроксид (LDH), познат и како минерал фугерит. Сепак, краткото изложување на зелената 'рѓа на атмосферски кислород е доволно за да се оксидира назад во ферихидрит, што го прави многу тешко да се добие соединение.

Наводи

[уреди | уреди извор]
  1. ↑ „Ferrihydrite Mineral Data“. webmineral.com. Посетено на 2011-10-24.
  2. ↑ „Ferrihydrite mineral information and data“. mindat.org. Посетено на 2011-10-24.
  3. ↑ „Handbook of Mineralogy“ (PDF). Архивирано од изворникот (PDF) на 2012-07-16. Посетено на 2011-10-24.
  4. ↑ Mineralienatlas
  5. ↑ J. L. Jambor, J.E. Dutrizac, Chemical Reviews, 98, 22549–2585 (1998)
  6. ↑ R. M. Cornell R.M., U. Schwertammn, The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses, Wiley–VCH, Weinheim, Germany (2003)
  7. ↑ M. Maurette, Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 28, 385–412 (1998)
  8. ↑ D. Fortin, S. Langley, Earth-Science Reviews, 72, 1–19 (2005)
  9. ↑ N. D. Chasteen, P. M. Harrison, Journal of Structural Biology, 126, 182–194 (1999)
  10. ↑ A. Lewin, G. R. Moore, N. E. Le Brun, Dalton Transactions, 22, 3597–3610 (2005)
  11. ↑ V. A. Drits, B. A. Sakharov, A. L. Salyn, et al. Clay Minerals, 28, 185–208 (1993)
  12. ↑ A. Manceau A., V. A. Drits, Clay Minerals, 28, 165–184 (1993)
  13. ↑ F. V. Chuckrov, B. B. Zvyagin, A.I. Gorshov, et al. International Geology Review, 16, 1131–1143 (1973)
  14. ↑ M. Fleischer, G. Y. Chao, A. Kato (1975): American Mineralogist, volume 60
  15. ↑ Kenneth M Towe and William F Bradley (1967): "Mineralogical constitution of colloidal 'hydrous ferric oxides'".
  16. ↑ J. D. Russell (1979): "Infrared spectroscopy of ferrihydrite: evidence for the presence of structural hydroxyl groups".
  17. ↑ D. G. Rancourt, J. F. Meunier, American Mineralogist, 93, 1412–1417 (2008)
  18. ↑ A. Manceau.
  19. 1 2 A. Manceau ACS Earth and Space Chemistry, 4, 379–390 (2020). doi:10.1021/acsearthspacechem.9b00018
  20. ↑ V. A. Drits, B. A. Sakharov, A. L. Salyn, et al. Clay Minerals, 28, 185–208 (1993)
  21. ↑ E. Jansen, A. Kyek, W. Schafer, U. Schwertmann.
  22. ↑ D.E. Janney, J.M. Cowley, P.R. Buseck.
  23. ↑ D.E. Janney, J.M. Cowley, P.R. Buseck.
  24. ↑ A. Manceau.
  25. ↑ V. Barron, J. Torrent, E. de Grave American Mineralogist, 88, 1679–1688 (2003)
  26. ↑ F. M. Michel, L. Ehm, S. M. Antao, et al. Science, 316, 1726–1729 (2007)
  27. ↑ F. M. Michel, V. Barron, J. Torrent, et al. PNAS, 107, 2787–2792 (2010)
  28. ↑ A. Manceau, S. Skanthakumar, S. Soderholm, American Mineralogist, 99, 102–108 (2014). doi:10.2138/am.2014.4576
  29. ↑ V. A. Drits, B. A. Sakharov, A. L. Salyn, et al. Clay Minerals, 28, 185–208 (1993)
  30. ↑ F. M. Michel, L. Ehm, S. M. Antao, et al. Science, 316, 1726–1729 (2007)
  31. ↑ D.E. Janney, J.M. Cowley, P.R. Buseck.
  32. ↑ J. D. Russell (1979): "Infrared spectroscopy of ferrihydrite: evidence for the presence of structural hydroxyl groups".
  33. ↑ A. L. Foster, G. E. Brown, T. N. Tingle, et al. American Mineralogist, 83, 553–568 (1998)
  34. ↑ A. H. Welch, D. B. Westjohn, D. R. Helsel, et al. Ground Water, 38, 589–604 (2000)
  35. ↑ M. F. Hochella, T. Kasama, A. Putnis, et al. American Mineralogist, 90, 718–724 (2005)
  36. ↑ D. Postma, F. Larsen, N. T. M. Hue, et al. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 5054–5071 (2007)
  37. ↑ P. A. Riveros J. E. Dutrizac, P. Spencer, Canadian Metallurgical Quarterly, 40, 395–420 (2001)
  38. ↑ O. X. Leupin S. J. Hug, Water Research, 39, 1729–1740 (2005)
  39. ↑ S. Jessen, F. Larsen, C. B. Koch, et al. Environmental Science & Technology, 39, 8045–8051 (2005)
  40. ↑ A. Manceau, M. Lanson, N. Geoffroy, Geochimica et Cosmochimic Acta, 71, 95–128 (2007)
  41. ↑ D. Paktunc, J. Dutrizac, V. Gertsman, Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 2649–2672
  42. ↑ N. A. Hodge, C. J. Kiely, R. Whyman, et al. Catalysis Today, 72, 133–144 (2002)
  43. ↑ L. Gentile, Journal of Colloid and Interface Science, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.192 (2021)
  44. ↑ Slobodkin, A. I.; Reysenbach, A.-L.; Slobodkina, G. B.; Kolganova, T. V.; Kostrikina, N. A.; Bonch-Osmolovskaya, E. A. (2013-06-01). „Dissulfuribacter thermophilus gen. nov., sp. nov., a thermophilic, autotrophic, sulfur-disproportionating, deeply branching deltaproteobacterium from a deep-sea hydrothermal vent“. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (англиски). 63 (Pt_6): 1967–1971. doi:10.1099/ijs.0.046938-0. ISSN 1466-5026. PMID 23024145.
  45. ↑ Y. Cudennec, A. Lecerf (2006). „The transformation of ferrihydrite into goethite or hematite, revisited“ (PDF). Journal of Solid State Chemistry. 179 (3): 716–722. Bibcode:2006JSSCh.179..716C. doi:10.1016/j.jssc.2005.11.030.
  46. ↑ W. R. Fischer, U. Schwertmann, Clays and Clay Minerals, 23, 33 (1975)
  47. ↑ J. F. Banfield, S. A. Welch, H. Z. Zhang, et al. Science, 289, 751–754 (2000)
  48. ↑ L. Carlson, U. Schwertmann, Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 421-429 (1981)
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Ферихидрит&oldid=5518247“