حديدي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
يحتوي فيريوكسالات البوتاسيوم على معقد الحديد (III) [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3− .

في الكيمياء ، يشير الحديد الثلاثي أو الحديديك إلى عنصر الحديد في حالة الأكسدة +3 . كلوريد الحديديك هو اسم بديل لكلوريد الحديد الثلاثي ( FeCl 3 ). تُستخدم صفة الحديدوز بدلاً من ذلك لأملاح الحديد الثنائي ، التي تحتوي على الكاتيون Fe 2+ . كلمة الحديديك مشتقة من الكلمة اللاتينية ferrum ، والتي تعني "حديد".

على الرغم من اختصاره غالبًا إلى Fe 3+ ، إلا أن هذا الأيون العاري لا يوجد إلا في ظل ظروف قاسية. توجد مراكز الحديد (III) في العديد من المركبات ومجمعات التنسيق ، حيث يرتبط Fe (III) بالعديد من الربائط. المعقد الحديدي الجزيئي هو أنيون فيريوكسالات ، [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3− ، مع ثلاثة أيونات أكسالات ثنائية السن تحيط بنواة Fe. بالنسبة لحالات الأكسدة المنخفضة، يكون الحديديك أقل شيوعًا في كيمياء الحديد العضوي ، ولكن كاتيون الفيروسينيوم [Fe(C 2 H 5 ) 2 ] + معروف جيدًا.

الحديد (III) في علم الأحياء

تتطلب جميع أشكال الحياة المعروفة الحديد، والذي يوجد عادةً في حالات أكسدة Fe(II) أو Fe(III). [1] تحتوي العديد من البروتينات في الكائنات الحية على مراكز الحديد (III). تشمل أمثلة هذه البروتينات المعدنية الأوكسي هيموجلوبين والفيروكسين والسيتوكرومات . تخزن العديد من الكائنات الحية، من البكتيريا إلى البشر، الحديد على شكل بلورات مجهرية (يبلغ قطرها من 3 إلى 8 نانومتر) من هيدروكسيد أكسيد الحديد (III) ، داخل غلاف بروتين الفيريتين ، والذي يمكن استعادته منه حسب الحاجة. [2]

يؤدي نقص الحديد في النظام الغذائي البشري إلى فقر الدم . يمكن للحيوانات والبشر الحصول على الحديد اللازم من الأطعمة التي تحتوي عليه في صورة قابلة للامتصاص، مثل اللحوم. يجب أن تحصل الكائنات الحية الأخرى على الحديد من البيئة. ومع ذلك، يميل الحديد إلى تكوين أكاسيد/هيدروكسيدات الحديد (III) غير القابلة للذوبان بدرجة كبيرة في البيئة الهوائية ( المؤكسدة)، وخاصة في التربة الجيرية. يمكن للبكتيريا والأعشاب أن تزدهر في مثل هذه البيئات عن طريق إفراز مركبات تسمى السيدروفور التي تشكل معقدات قابلة للذوبان مع الحديد (III)، والتي يمكن إعادة امتصاصها في الخلية. (بدلاً من ذلك، تشجع النباتات الأخرى نمو بعض البكتيريا حول جذورها والتي تقلل الحديد (III) إلى الحديد (II) الأكثر قابلية للذوبان.) [3]

كما أن عدم قابلية مركبات الحديد الثلاثي للذوبان مسؤولة أيضًا عن انخفاض مستويات الحديد في مياه البحر، وهو ما يشكل غالبًا العامل المحدد لنمو النباتات المجهرية ( العوالق النباتية ) التي تشكل أساس شبكة الغذاء البحرية. [4]

مخطط بورباي للحديد المائي

أملاح ومركبات الحديد الثلاثي

عادةً ما تكون أملاح الحديد (III)، مثل " الكلوريد " ، عبارة عن معقدات مائية لها الصيغ [Fe(H 2 O) 5 Cl] 2+ و[Fe(H 2 O) 4 Cl 2 ] + و[Fe(H 2 O) 3 Cl 3 ] . تذوب نترات الحديد (III) في الماء لتعطي أيونات [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ . في هذه المعقدات، تكون البروتونات حمضية. في النهاية تتحلل هذه المحاليل مائيًا لتنتج هيدروكسيد الحديد (III) Fe(OH) 3 الذي يتحول بعد ذلك إلى أكسيد هيدروكسيد بوليمري عبر عملية تسمى الانحلال . تترسب هذه الهيدروكسيدات من المحلول على شكل مواد صلبة. يحرر هذا التفاعل أيونات الهيدروجين H + مما يخفض درجة حموضة محاليلها. التوازنات معقدة: [5]

[Fe(H 2 O) 6 ] 3+ ⇌ [Fe(H 2 O) 5 OH] 2+ + H +
[Fe(H 2 O) 5 OH] 2+ ⇌ [Fe(H 2 O) 4 (OH) 2 ] + + H +
2 [Fe(H2O ) 4 ( OH) 2 ] + ⇌ [Fe 2 ( H2O ) 8 (OH) 2 ]+2 + 2H2O​

تمنع المركبات المخلبية المختلفة عملية البلمرة. ويمكن لهذه الربائط نفسها أن تذيب أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد (III). ومن بين هذه الربائط EDTA ، والذي يستخدم غالبًا لإذابة رواسب الحديد أو يُضاف إلى الأسمدة لجعل الحديد الموجود في التربة متاحًا (قابلًا للذوبان) للنباتات. كما يذيب السترات أيونات الحديديك عند درجة حموضة محايدة، على الرغم من أن معقداته أقل استقرارًا من معقدات EDTA. يتم إنتاج العديد من الربائط المخلبية - السيدروفور - بشكل طبيعي لإذابة أكاسيد الحديد (III).

إن ربيطات الماء على معقدات الحديد الثلاثي غير مستقرة. ويتجلى هذا السلوك من خلال تغير اللون الناتج عن التفاعل مع الثيوسيانات:

[Fe(H 2 O) 6 ] 3+ + SCN − ⇌ [Fe(SCN)(H 2 O) 5 ] 2+ + H 2 O

في حين أن [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ عديم اللون تقريبًا، فإن [Fe(SCN)(H 2 O) 5 ] 2+ أحمر غامق.

في حين تميل معقدات الحديد (III) المائية إلى التحول إلى هيدروكسيدات أكسجين بوليمرية، فإن معقدات الحديد (III) مع ربيطات أخرى تشكل محاليل مستقرة. المعقد مع 1،10-فينانثرولين بيبيريدين قابل للذوبان ويمكنه تحمل الاختزال إلى مشتق الحديد (II):

تفاعل الأكسدة والاختزال لـ [Fe(bipyridine) 3 ] 3+ .

معادن الحديد (III) والمواد الصلبة الأخرى

أكسيد الحديديك ، المعروف باسم الصدأ ، هو مادة معقدة للغاية تحتوي على الحديد (III).

يوجد الحديد (III) في العديد من المعادن والمواد الصلبة، على سبيل المثال، أكسيد Fe 2 O 3 (الهيماتيت) وأكسيد الحديد (III)-هيدروكسيد FeO (OH) غير قابل للذوبان للغاية مما يعكس بنيته البوليمرية . الصدأ هو مزيج من أكسيد الحديد (III) وأكسيد-هيدروكسيد يتكون عادة عندما يتعرض معدن الحديد للهواء الرطب . على عكس طبقات الأكسيد الخاملة التي تتكون من معادن أخرى، مثل الكروم والألمنيوم ، يتقشر الصدأ، لأنه أكبر حجمًا من المعدن الذي شكله. لذلك، ستتحول الأجسام الحديدية غير المحمية بمرور الوقت إلى صدأ تمامًا.

الترابط

مخطط تقسيم المدار d لمجمع Fe(III) ثماني السطوح منخفض وعالي الدوران

يقع الحديد (III) في مركز ad 5 ، مما يعني أن المعدن يحتوي على خمسة إلكترونات "تكافؤ" في الغلاف المداري 3d. يحدد عدد ونوع الربائط المرتبطة بالحديد (III) كيفية ترتيب هذه الإلكترونات. مع ما يسمى "ربيطات المجال القوي" مثل السيانيد ، تتزاوج الإلكترونات الخمسة بأفضل ما يمكنها. وبالتالي فإن مركب السيانيد الحديدي ( [Fe(CN) 6 ] 3− يحتوي على إلكترون غير مقترن واحد فقط. وهو منخفض الدوران. ومع ما يسمى "ربيطات المجال الضعيف" مثل الماء ، تكون الإلكترونات الخمسة غير مقترنة. وبالتالي فإن مركب الماء ( [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ يحتوي على خمسة إلكترونات غير مقترنة فقط. وهو عالي الدوران. ومع الكلوريد، يشكل الحديد (III) معقدات رباعية السطوح، على سبيل المثال ( [Fe(Cl) 4 ] − . والمعقدات رباعية السطوح عالية الدوران. ويمكن أن تظهر مغناطيسية معقدات الحديديك عندما تكون عالية أو منخفضة الدوران.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "الحديد عنصر أساسي في تطور الحياة على الأرض – وإمكانية الحياة على كواكب أخرى". جامعة أكسفورد . 7 ديسمبر 2021. تم الاسترجاع في 9 مايو 2022 .
  2. ^ بيرج، جيريمي مارك؛ ليبارد، ستيفن جيه. (1994). مبادئ الكيمياء الحيوية غير العضوية . سوساليتو، كاليفورنيا: كتب العلوم الجامعية. رقم ISBN 0-935702-73-3.
  3. ^ H. Marschner و V. Römheld (1994): "استراتيجيات النباتات للحصول على الحديد". Plant and Soil ، المجلد 165، العدد 2، الصفحات 261-274. doi :10.1007/BF00008069
  4. ^ Boyd PW, Watson AJ, Law CS, et al. (أكتوبر 2000). "ازدهار العوالق النباتية على نطاق متوسط ​​في المحيط الجنوبي القطبي يحفزه التسميد بالحديد". مجلة نيتشر . 407 (6805): 695–702. رمز Bibcode :2000Natur.407..695B. doi :10.1038/35037500. PMID  11048709. S2CID  4368261.
  5. ^ Earnshaw, A.; Greenwood, NN (1997). Chemistry of the elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=حديديك&oldid=1232972395"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate