حديدي

في الكيمياء ، يُشير الحديد الثلاثي أو الحديديك إلى عنصر الحديد في حالة تأكسده +3 . كلوريد الحديديك هو اسم بديل لكلوريد الحديد الثلاثي ( FeCl₃ ). أما صفة الحديدوز فتُستخدم بدلاً من ذلك لأملاح الحديد الثنائي التي تحتوي على كاتيون Fe²⁺ _. كلمة "حديديك" ^مشتقة من الكلمة اللاتينية ferrum ، والتي تعني "الحديد".

على الرغم من اختصارها غالبًا إلى Fe³⁺ ^، فإن هذا الأيون الحر لا يوجد إلا في ظروف قاسية. توجد مراكز الحديد الثلاثي في ​​العديد من المركبات والمعقدات التناسقية ، حيث يرتبط الحديد الثلاثي بعدة روابط . يُعد أنيون فيريوكسالات ، [ Fe (C₂O₄ ₎ ₃ _] ³⁻ ^{، مثالًا على معقد} _الحديد الثلاثي الجزيئي ، حيث تحيط ثلاثة أيونات أكسالات ثنائية التنسيق بنواة الحديد ^. بالمقارنة مع حالات الأكسدة الأقل، يُعد الحديد الثلاثي أقل شيوعًا في كيمياء الحديد العضوية ، لكن كاتيون الفيروسينيوم [ Fe(C₅H₅ _{) ₂ ]} ⁺ معروف جيدًا .

تتطلب جميع أشكال الحياة المعروفة الحديد، الذي يوجد عادةً في حالتي الأكسدة Fe(II) أو Fe(III). ^{[ 1 ]} تحتوي العديد من البروتينات في الكائنات الحية على مراكز حديد (III). ومن أمثلة هذه البروتينات المعدنية : أوكسي هيموغلوبين ، وفيريدوكسين ، والسيتوكرومات . تخزن العديد من الكائنات الحية، من البكتيريا إلى الإنسان، الحديد على شكل بلورات مجهرية (قطرها من 3 إلى 8 نانومتر) من أكسيد هيدروكسيد الحديد (III) ، داخل غلاف بروتين الفيريتين ، والذي يمكن استخلاصه منه عند الحاجة. ^{[ 2 ]}

يُسبب نقص الحديد في النظام الغذائي للإنسان فقر الدم . تستطيع الحيوانات والبشر الحصول على الحديد اللازم من الأطعمة التي تحتوي عليه بصورة قابلة للامتصاص، مثل اللحوم. أما الكائنات الحية الأخرى، فتستمد الحديد من البيئة. ومع ذلك، يميل الحديد إلى تكوين أكاسيد/هيدروكسيدات الحديد الثلاثي غير القابلة للذوبان في البيئات الهوائية ( المؤكسجة )، وخاصة في التربة الكلسية . تستطيع البكتيريا والأعشاب النمو في مثل هذه البيئات عن طريق إفراز مركبات تُسمى السديروفورات ، والتي تُشكل مركبات قابلة للذوبان مع الحديد الثلاثي، والتي يُمكن إعادة امتصاصها داخل الخلية. (أما النباتات الأخرى، فتُشجع نمو أنواع معينة من البكتيريا حول جذورها، والتي تُختزل الحديد الثلاثي إلى الحديد الثنائي الأكثر قابلية للذوبان). ^{[ 3 ]}

كما أن عدم ذوبان مركبات الحديد (III) مسؤول عن انخفاض مستويات الحديد في مياه البحر، وهو ما يمثل في كثير من الأحيان العامل المحدد لنمو النباتات المجهرية ( العوالق النباتية ) التي تشكل أساس الشبكة الغذائية البحرية. ^{[ 4 ]}

عادةً ما تكون أملاح الحديد الثلاثي، مثل " الكلوريد "، مركبات مائية ذات صيغ [ Fe(H₂O ₎ ₅Cl _] ²⁺ ^، و [ Fe(H₂O ₎ ₄Cl₂ _] ⁺ ^، و [ Fe(H₂O ₎ ₃Cl₃ _] . يُعتقد أن نترات الحديد الثلاثي وبيركلورات _الحديد الثلاثي تذوبان مبدئيًا في الماء لتكوين أيونات [ Fe(H₂O ₎ ₆ _] ³⁺ _. في هذه المركبات، تكون البروتونات حمضية. في النهاية، تتحلل هذه المركبات ^مائيًا منتجةً هيدروكسيدات الحديد الثلاثي Fe(OH) _₃ أو Fe(O)OH التي تستمر في التفاعل، جزئيًا عبر عملية تسمى التبلور . تترسب هذه الهيدروكسيدات من المحلول أو تُشكل غرويات. تُحرر هذه التفاعلات أيونات الهيدروجين H⁺ ^، مما يُخفض الرقم الهيدروجيني للمحاليل. التوازنات معقدة : ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

[ Fe(H₂O ₎ ₆ _] ³⁺ ^⇌ [ Fe ( _H₂O ) _₅OH ] ^²⁺ + ^H⁺

2 [ _Fe (H₂O ₎ ₅OH _] ²⁺ ^⇌ [ Fe₂ ( _H₂O ) ₄ ₍ OH ) _₂ ] ^⁴⁺ ₊ 2H₂O

2 [ _Fe (H₂O ₎ ₄ ₍ OH) _₂ ] ⁺ ⇌ [ Fe₂ ₍ H₂O ) _₈ (OH) _₂ ] + 2 + 2 _H₂O

تتميز الروابط المائية في معقدات الحديد (III) بعدم استقرارها. ويتضح هذا السلوك من خلال تغير اللون الناتج عن التفاعل مع الثيوسيانات، مما ينتج عنه معقد ثيوسيانات أحمر داكن .

الحديد (III) مع الروابط العضوية

في وجود الروابط المخلبية ، تُتجنب تفاعلات التحلل المائي المعقدة. أحد هذه الروابط هو EDTA ، الذي يُستخدم غالبًا لإذابة رواسب الحديد أو يُضاف إلى الأسمدة لجعل الحديد في التربة متاحًا (قابلًا للذوبان) للنباتات. كما يُذيب السترات أيون الحديديك عند درجة حموضة متعادلة، على الرغم من أن مركباته أقل استقرارًا من مركبات EDTA. تُنتج العديد من الروابط المخلبية - السديروفورات - بشكل طبيعي لإذابة أكاسيد الحديد الثلاثي.

تذوب معقدات الحديد (III) مع 1,10-فينانثرولين ثنائي البيريدين ويمكنها تحمل الاختزال إلى مشتق الحديد (II) الخاص بها:

يوجد الحديد الثلاثي في ​​العديد من المعادن والمواد الصلبة، مثل أكسيد الحديد _{الثلاثي ( الهيماتيت} ) وأكسيد -هيدروكسيد الحديد الثلاثي (FeO(OH)) ، وهما غير قابلين للذوبان بدرجة كبيرة نظرًا لبنيتهما البوليمرية . الصدأ عبارة عن خليط من أكسيد الحديد الثلاثي وأكسيد-هيدروكسيد الحديد الثلاثي ، ويتكون عادةً عند تعرض الحديد للهواء الرطب . على عكس طبقات الأكسيد الواقية التي تتكون من معادن أخرى، مثل الكروم والألومنيوم ، يتقشر الصدأ لأنه أكبر حجمًا من المعدن الذي شكله. لذلك، ستتحول الأجسام الحديدية غير المحمية إلى صدأ تمامًا مع مرور الوقت.

الحديد الثلاثي هو ذرة حديد ذات مركز ^خماسي ، أي أن له خمسة إلكترونات تكافؤ في غلاف المدار 3d. ويحدد عدد ونوع الروابط المرتبطة بالحديد الثلاثي كيفية ترتيب هذه الإلكترونات. مع ما يُسمى بـ"روابط المجال القوي" مثل السيانيد ، تتزاوج الإلكترونات الخمسة بأفضل شكل ممكن. لذا، يحتوي فيريسيانيد ( [ Fe(CN) ₆ ] ³⁻⁾ على إلكترون واحد منفرد فقط، وهو ذو دوران مغزلي منخفض. أما مع ما يُسمى بـ"الروابط ذات المجال الضعيف" مثل الماء ، فتكون الإلكترونات الخمسة منفردة. وبالتالي، يحتوي معقد الماء ( [ Fe(H2O ₎ 6 _] 3+ ⁾ ​​على خمسة إلكترونات منفردة فقط، وهو ذو دوران مغزلي عالٍ. مع الكلوريد، يُشكّل الحديد (III) معقدات رباعية الأوجه، مثل ( [ Fe(Cl) ₄ ] ⁻⁾ . المعقدات رباعية الأوجه ذات دوران مغزلي عالٍ. ويمكن تحديد ما إذا كانت المعقدات الحديدية ذات دوران مغزلي عالٍ أو منخفض من خلال مغناطيسيتها.

• كلوريد الحديديك – مركب غير عضوي من الحديد. صفحات تعرض أوصافًا مختصرة لأهداف إعادة التوجيه ( كلوريد الحديد (III) ) 
• أكسيد الحديديك – مركب كيميائي. صفحات تعرض أوصافًا مختصرة للأهداف المراد إعادة توجيهها ( أكسيد الحديد الثلاثي ). 
• فلوريد الحديديك ( فلوريد الحديد الثلاثي )
• الحديدوز – الحديد في حالة الأكسدة +2