Ferrihydrit - Ferrihydrite
Ferrihydrit | |
---|---|
![]() Odvodnění dolů z Ohia. Oranžový povlak na kmenech je ferrihydrit. | |
Všeobecné | |
Kategorie | Oxidové minerály |
Vzorec (opakující se jednotka) | (Fe3+)2Ó3• 0,5H2Ó |
Strunzova klasifikace | 4.FE.35 |
Dana klasifikace | 04.03.02.02 |
Krystalový systém | Šestihranný |
Křišťálová třída | Dihexagonal pyramidální (6 mm) Symbol HM: (6 mm) |
Vesmírná skupina | P63mc |
Jednotková buňka | a = 5,958, c = 8,965 [Á]; Z = 1 |
Identifikace | |
Hmotnost vzorce | 168,70 g / mol |
Barva | Tmavě hnědá, žlutohnědá |
Krystalický zvyk | Agregáty, mikroskopické krystaly |
Pruh | Žluto-hnědá |
Diaphaneity | Neprůhledný |
Hustota | 3.8 g / cm3 |
Reference | [1][2][3][4] |

Ferrihydrit (Fh) je rozšířený hydroxid železitý oxyhydroxid minerální na zemském povrchu,[5][6] a pravděpodobná složka v mimozemské materiály.[7] Tvoří se v několika typech prostředí, od sladkovodní na námořní systémy, vodonosné vrstvy na hydrotermální horké prameny a váhy, půdy a oblasti postižené těžbou. Může být vysrážen přímo z okysličeného žehlička - bohaté vodné roztoky nebo bakterie buď v důsledku a metabolická aktivita nebo pasivní sorpce rozpuštěného železa a poté nukleace reakce.[8] Ferrihydrit se také vyskytuje v jádru feritin protein od mnoha žijící organismy, za účelem intracelulárního skladování železa.[9][10]
Struktura
Ferrihydrit existuje pouze jako jemnozrnný a vysoce vadný nanomateriál. Prášek Rentgenová difrakce vzor Fh obsahuje dva rozptylové pásy v jeho nejvíce neuspořádaném stavu a maximálně šest silných linií v jeho nejvíce krystalickém stavu. Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma difrakčními koncovými členy, běžně nazývanými dvouřádkový a šestřádkový ferrihydrit, je velikost konstitutivních krystalitů.[11][12] Forma šesti řádků byla klasifikována jako minerál IMA v roce 1973[13] s nominálním chemickým vzorcem 5Fe
2Ó
3•9H
2Ó.[14] Další navrhované vzorce byly Fe
5HO
8•4H
2Ó[15] a Fe
2Ó
3•2FeO (OH)•2.6H
2Ó.[16] Jeho vzorec je však zásadně neurčitý, protože jeho obsah vody je proměnlivý. Rovněž se nazývá dvouřádkový formulář vodnaté oxidy železité (HFO).
Vzhledem k nanočásticové povaze ferrihydritu zůstává struktura po mnoho let nepolapitelná a je stále předmětem kontroverzí.[17][18] Drits et al., použitím Rentgenová difrakce data,[11] navrhl vícefázový materiál se třemi složkami: bezchybný krystality (f-fáze) s dvojitým hexagonálním stohováním kyslíkových a hydroxylových vrstev (sekvence ABAC) a neuspořádané osmistěn Fe obsazenost, vadné krystality (d-fáze) s krátkým dosahem feroxyhit struktura podobná (δ-FeOOH) a podřízená ultradisperzní hematit (α-Fe2Ó3). Nedávno byl představen nový jednofázový model pro ferrihydrit i hydromaghemit[19] navrhl Michel et al.,[20][21] na základě funkce distribuce párů (PDF) analýza údajů o celkovém rozptylu rentgenového záření. Strukturální model, isostrukturální s minerálem akdalait (Al10Ó14(ACH)2), obsahuje 20% čtyřboká a 80% oktaedrálně koordinované železo.
Pórovitost a absorpční potenciál prostředí
Vzhledem k malé velikosti jednotlivce nanokrystaly, Fh je nanoporézní čímž se získá velká plocha několika stovek metrů čtverečních na gram.[22] Kromě vysokého poměru povrchu k objemu má Fh také vysokou hustotu lokálních nebo bodové vady, například visící dluhopisy a volná pracovní místa. Tyto vlastnosti propůjčují vysokou schopnost adsorbovat mnoho ekologicky důležitých chemických druhů, včetně arsen, Vést, fosfát a organické molekuly (např., humín a fulvové kyseliny ).[23][24][25][26] Jeho silná a rozsáhlá interakce se stopovými kovy a metaloidy se používá v průmyslu, ve velkém měřítku čištění vody rostlin, jako v severním Německu, a na výrobu městské vody na Hirošima, a v malém měřítku k čištění odpadní vody a podzemní vody, například k odstranění arsenu z průmyslových odpadních vod a pití vody.[27][28][29][30][31][32] Jeho nanoporozita a vysoká afinita k zlato může být použit pro zpracování nanočástic částic Au s podporou Fh pro katalytická oxidace CO při teplotách pod 0 ° C.[33]
Metastabilita
Ferrihydrit je a metastabilní minerální. Je známo, že je předchůdcem více krystalických minerálů hematit a goethite[34][35][36][37] podle agregace růst krystalů.[38][39] Jeho transformace v přírodních systémech je však obecně blokována například chemickými nečistotami adsorbovanými na jeho povrchu oxid křemičitý protože většina přírodních ferrihydritů je křemičitý.[40]
Za redukčních podmínek, jaké jsou uvedeny v glejové půdy nebo v hlubokém prostředí ochuzeném o kyslík a často za pomoci mikrobiální aktivity může být ferrihydrit přeměněn na zelená rez, a vrstvený dvojitý hydroxid (LDH), také známý jako minerál fougerit. Krátké vystavení zelené rzi atmosférickému kyslíku je však dostatečné k jeho oxidaci zpět na ferrihydrit, což z ní činí velmi nepolapitelnou sloučeninu.
Ferrihydritová sraženina z uhelný důl voda.
Jaro v Zillertalerské Alpy s Fh sraženinou.
Průsak vody bohaté na železo.
Transformace ferrihydritu (nahoře) na goethite (dno).
Úprava vody rostlina používající pomalý pískový filtr technologie na úpravu surové vody.
Trikolorní (RGB) Rentgenová fluorescence obrázek distribuce As (červená), Fe (zelená) a Mn (modrá) v potažené křemen zrna z pískového lože pro úpravu vody.
Viz také
Lepší krystalizované a méně hydratované oxyhydroxidy železa jsou mimo jiné:
Reference
- ^ „Ferrihydritová minerální data“. webmineral.com. Citováno 2011-10-24.
- ^ "Ferrihydritové minerální informace a data". mindat.org. Citováno 2011-10-24.
- ^ Příručka mineralogie
- ^ Mineralienatlas
- ^ J. L. Jambor, J.E. Dutrizac, Chemické recenze, 98, 22549-2585 (1998)
- ^ R. M. Cornell R.M., U. Schwertammn, Oxidy železa: struktura, vlastnosti, reakce, události a použití “, Wiley – VCH, Weinheim, Německo (2003)
- ^ M. Maurette, Počátky života a vývoj biosféry, 28, 385-412 (1998)
- ^ D. Fortin, S. Langley, Recenze vědy o Zemi, 72, 1-19 (2005)
- ^ N. D. Chasteen, P. M. Harrison, Journal of Structural Biology, 126, 182-194 (1999)
- ^ A. Lewin, G. R. Moore, N. E. Le Brun, Daltonské transakce, 22, 3597-3610 (2005)
- ^ A b V. A. Drits, B. A. Sacharov, A. L. Salyn a kol. Hliněné minerály, 28, 185-208 (1993)
- ^ A. Manceau A., V. A. Drits, Hliněné minerály, 28, 165-184 (1993)
- ^ F. V. Chuckrov, B. B. Zvyagin, A.I. Gorshov a kol. Mezinárodní geologický přehled, 16, 1131-1143 (1973)
- ^ M. Fleischer, G. Y. Chao, A. Kato (1975): Americký mineralog, svazek 60
- ^ Kenneth M Towe a William F Bradley (1967): „Mineralogické složení koloidních„ vodných oxidů železitých ““. Journal of Colloid and Interface Science, svazek 24, číslo 3, strany 384-392. doi:10.1016/0021-9797(67)90266-4
- ^ J. D. Russell (1979): „Infračervená spektroskopie ferrihydritu: důkazy o přítomnosti strukturních hydroxylových skupin“. Hliněné minerály, svazek 14, číslo 2, strany 109-114. doi:10.1180 / claymin.1979.014.2.03
- ^ D. G. Rancourt, J. F. Meunier, Americký mineralog, 93, 1412-1417 (2008)
- ^ A. Manceau. Americký mineralog, 96, 521-533 (2011)
- ^ V. Barron, J. Torrent, E. de Grave Americký mineralog, 88, 1679–1688 (2003)
- ^ F. M. Michel, L. Ehm, S. M. Antao a kol. Věda, 316, 1726-1729 (2007)
- ^ F. M. Michel, V. Barron, J. Torrent a kol. PNAS, 107, 2787-2792 (2010)
- ^ T. Hiemstra, W. H. Van Riemsdijk, Geochimica et Cosmochimica Acta, 73, 4423-4436 (2009)
- ^ A. L. Foster, G. E. Brown, T. N. Tingle a kol. Americký mineralog, 83, 553-568, (1998)
- ^ A. H. Welch, D. B. Westjohn, D. R. Helsel a kol. Spodní vody, 38, 589-604 (2000)
- ^ M. F. Hochella, T. Kasama, A. Putnis a kol. Americký mineralog, 90, 718-724 (2005)
- ^ D. Postma, F. Larsen, N. T. M. Hue a kol. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 5054-5071 (2007)
- ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 22. 9. 2008. Citováno 2009-10-23.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ P. A. Riveros J. E. Dutrizac, P. Spencer, Kanadský metalurgický čtvrtletník, 40, 395-420 (2001)
- ^ O. X. Leupin S. J. Hug, Vodní výzkum, 39, 1729-1740 (2005)
- ^ S. Jessen, F. Larsen, C. B. Koch a kol. Věda o životním prostředí a technologie, 39, 8045-8051 (2005)
- ^ A. Manceau, M. Lanson, N. Geoffroy, Geochimica et Cosmochimic Acta, 71, 95-128 (2007)
- ^ D. Paktunc, J. Dutrizac, V. Gertsman, Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 2649-2672
- ^ N. A. Hodge, C. J. Kiely, R. Whyman a kol. Katalýza dnes, 72, 133-144 (2002)
- ^ U. Schwertmann, E. Murad, Clay Clay Minerals, 31, 277 (1983)
- ^ U. Schwertmann, J. Friedl, H. Stanjek, Journal of Colloid and Interface Science, 209, 215-223 (1999)
- ^ U. Schwertmann, H. Stanjek, H.H.Becher, Clay Miner. 39, 433-438 (2004)
- ^ Y. Cudennec, A. Lecerf (2006). „Transformace ferrihydritu na goethit nebo hematit, znovu navštíveno“ (PDF). Journal of Solid State Chemistry. 179 (3): 716–722. Bibcode:2006JSSCh.179..716C. doi:10.1016 / j.jssc.2005.11.030.
- ^ W. R. Fischer, U. Schwertmann, Jíl a hliněné minerály, 23, 33 (1975)
- ^ J. F. Banfield, S. A. Welch, H. Z. Zhang a kol. Věda, 289, 751-754 (2000)
- ^ L. Carlson, U. Schwertmann, Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 421-429 (1981)