Fe3O4-struktuur en kenmerke (15 nuttige feite)


Fe3O4 of ysteroksied is die basiese oksied met 'n molekulêre gewig van 231.533 g/mol waar Fe veranderlike valensie toon. Kom ons verken meer oor Fe3O4 volledig.

Fe3O4 is die gemengde-valensie-verbinding van Fe. Hier bestaan ​​Fe as +2 en +3 oksidasietoestande. In die reaksie met water gee dit ysterhidroksied wat 'n sterk basis is, daarom is dit 'n basiese oksied. In hierdie molekule is geen metaal-metaalbinding teenwoordig nie al die Fe is slegs met O-atome verbind met d orbitale.

Dus, in die verbastering het dit 'n binne-orbitaalkompleks gevorm wat die d-orbitaal van Fe en s, en p-orbitale van die O-atoom behels. Nou kan ons die Lewis-struktuur, verbastering, bindingshoek en ander belangrike feite van Fe verduidelik3O4 met behoorlike verduideliking in die volgende deel van die artikel.

1. Hoe om Fe te teken3O4 struktuur?

Die Lewis-struktuur van die molekule gee ons 'n duidelike beeld van die kovalente eienskappe van die molekule. Kom ons probeer om die Lewis-struktuur van Fe te teken3O4 in 'n paar stappe.

Tel die valenselektrone

1ste stap van die teken van 'n molekule se Lewis-struktuur is om die molekule se totale valenselektrone te tel deur die substituente-atoom te tel. Totale valenselektrone vir die Fe3O4 is 40 wat die bydrae is van drie Fe- en vier O-valenselektrone. Hier is een Fe in 'n +2 en die ander twee +3 oksidasietoestande.

Die keuse van die sentrale atoom

Nadat ons die valenselektrone getel het, moet ons die sentrale atoom vir 'n Lewis-struktuur kies sodat ons die ander atome volgens vereiste kan rangskik. Gebaseer op die grootte en elektropositiwiteit word Fe as die sentrale atoom hier gekies, dus drie Fe is die sentrale atome en vier O is die omliggende atome.

Bevredig die oktet

Vir elke kovalente molekule na bindingsvorming probeer hulle hul oktet vervul om stabiliteit te verkry deur hul valensorbitale te voltooi. Vir drie Fe- en vier O-atome sal die elektrone volgens oktet 7*8 = 56 benodig word, maar die valenselektrone vir die molekule is 40, so oorblywende elektrone word gevul.

Bevredig die valensie

Elke atoom in 'n molekule word bevredig deur sy stabiele valensie tydens die oktet. Die vereiste 56-40 = 16 elektrone moet gevul word deur die 16/2 = 8 bindings en hier word elke Fe en elke O bevredig deur hul stabiele valensie. Hier toon Fe twee tipes valensie, 2 en 3 en O toon slegs divalensie om vir die bindings mee te ding.

Ken die eensame pare toe

Die nie-gebonde elektrone na die bindingsvorming bestaan ​​as alleenpare oor die onderskeie atome. Hier bevat O en Fe albei alleenpare in hul onderskeie valensorbitale. Om die totale alleenpare te tel, tel ons net die alleenpare van die Fe- en O-atome bymekaar. Die totale aantal alleenpare is 12.

2. Fe3O4 valenselektrone

Die valenselektrone is teenwoordig in die buitenste dop van elke atoom wat by die bindingsvorming betrokke is. Kom ons tel die totale valenselektrone vir die Fe3O4 molekule.

Die totale valenselektrone vir die Fe3O4 molekule is 40, wat die valenselektrone vir die drie Fe- en vier O-atome afsonderlik behels. Die valenselektrone van Fe is hier onderskeidelik 5 en 6. O het ses valenselektrone aangesien dit 'n groep VIA-element is. Fe is 'n d-blok element, so elektrone wat in daardie orbitale teenwoordig is, word getel.

  • Die valenselektrone teenwoordig in die O-atome is 6 (elektroniese konfigurasie [He]2s22p4)
  • Die valenselektrone vir Fe toon +3 oksidasietoestand 5 (3d5)
  • Die valenselektrone vir Fe toon +2 oksidasietoestand 6 (3d6)
  • Dus, die totale valenselektrone vir die Fe3O4 molekule sal 6+(5*2) + (4*6) = 40 wees

3. Fe3O4 struktuur alleenpare

Die nie-gebonde elektrone teenwoordig in die buitenste orbitaal na die bindingsvorming staan ​​bekend as alleenpare. Nou tel ons die eensame pare Fe3O4.

Die totale alleenpare in die Fe3O4 molekule sal 12 pare wees wat 24 alleenpaar elektrone beteken. Waar drie Fe-atome en vier O-atome se alleenpare teenwoordig is. Een van Fe dra twee pare alleenpare by en die ander twee dra elk een paar alleenpare by. Elke O bevat vir alleenpare afsonderlik.

  • Die formule om totale alleenpare oor die Fe te bereken3O4 molekule , alleenpare = valenselektrone – gebonde elektrone.
  • Die alleenpare oor elke O-atoom is, 6-2= 4
  • Die eensame pare oor Fe het 2 valensies, 6-2 = 4
  • Die eensame pare oor Fe het 3 valensies, 5-3 = 2
  • Dus, die totale eensame pare oor die Fe3O4 molekule sal (4*4) + 4 +(2*2) = 24 alleenpare elektrone wees.

4. Fe3O4 struktuur vorm

Die molekulêre vorm word deur die sentrale molekule aangeneem volgens die omliggende omgewing van ander atome. Kom ons voorspel die vorm van die Fe3O4.

Die molekulêre vorm van die Fe3O4 is tetraëdraal rondom drie Fe-sentrums wat uit die volgende tabel bewys kan word.

Molekulêre
Formule
Aantal van
verbandpare
Aantal van
alleenpare
Vorm  meetkunde    
AX10lineêre  lineêre
AX2        20lineêre  lineêre  
AX       11lineêre  lineêre  
AX330Driehoekig
planêre
Driehoekig
planêre
AX2E     21gebuigDriehoekig
planêre
AX2     12lineêre  Driehoekig
planêre
AX440tetraëdriesetetraëdriese
AX3E     31Driehoekig
piramidale        
tetraëdriese
AX2E2    2             2gebuigtetraëdriese
AX3                     13lineêre  tetraëdriese
AX550trigonaal
bipiramidaal
trigonaal
bipiramidaal
AX4E     41wipplanktrigonaal
bipiramidaal
AX3E2    32t-vormig         trigonaal
bipiramidaal
AX2E3    23lineêre   trigonaal
bipiramidaal
AX660oktaëdrieseoktaëdriese
AX5E     51             vierkante
piramidale   
oktaëdriese
AX4E2                    42vierkante
piramidale 
oktaëdriese
VSEPR Tabel
Fe3O4 Molekulêre vorm

Volgens die VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Theory), die molekule van AX3E het die trigonale piramidale vorm aangeneem, alhoewel die meetkunde tetraëdries en die AX sal wees2E2 tipe neem 'n gebuigde vorm aan in plaas van tetraëdries. Hier is twee tipes Fe-atome teenwoordig as gevolg van verskillende oksidasietoestande en het beide geometrieë rondom hulle aangeneem.

5. Fe3O4 struktuur hoek

Bindingshoek is die hoek nadat 'n perfekte meetkunde aangeneem is en dan 'n hoek gemaak word vir behoorlike oriëntasie van die atoom. kom ons bereken die bindingshoek vir Fe3O4.

Die bindingshoek vir Fe-O-Fe is 109.50 en O-Fe-O is 1040. Hierdie twee tipes bindingshoeke word in hierdie molekule getoon omdat daar twee tipes Fe-middelpunte teenwoordig is, en die geometrie rondom hulle is 'n ander een, is trigonaal piramidaal en die ander is gebuig. Dus, twee tipes bindingshoeke is waargeneem.

Fe3O4 Bindingshoek
  • Kom ons bereken die bindingshoek vanaf die hibridisasiewaarde van die sentrale atoom.
  • Deur gebuigde reël te gebruik, voorspel COSθ = (p-1)/p die bindingshoek
  • Vir die sd3 verbastering, die s karakter is 1/4th
  • Dan sal die bindingshoek wees, COSθ = [(1/4)-1]/(1/4)
  • COSθ = -(1/3)
  • Θ = COS-1-(1/3)
  • Θ = 109.50
  • Dus, die bindingshoek sal 109.5 wees0 maar in gebuig is meetkunde soos water en die bindingshoek verminder tot 1040.

6. Fe3O4 verbastering

Die mengsel van twee atoomorbitale om 'n gelyke aantal nuwe hibriede orbitale met ekwivalente energie te vorm, word hibridisasie genoem. Kom ons ondersoek die verbastering van Fe3O4.

Die sentrale Fe in die Fe3O4 is sd3 hier gehybridiseer wat deur die volgende tabel bevestig kan word.

struktuur   verbastering
waarde  
Toestand van
verbastering
van sentrale atoom
Bindingshoek
1.Lineêr         2         sp /sd / pd1800
2.Beplanner
trigonaal      
3sp2                   1200
3.Tetraëdraal 4sd3/ sp3109.50
4.Trigonaal
bipiramidaal
5sp3d/dsp3900 (aksiaal),
1200(ekwatoriaal)
5.Oktaedraal   6        sp3d2/d2sp3900
6.Vyfhoekig
bipiramidaal
7sp3d3/d3sp3900, 720
Hibridiseringstabel
  • Ons kan die hibridisasie bereken deur die konvensie formule, H = 0.5(V+M-C+A),
  • Dus, die verbastering van sentrale Fe(III) is, ½(5+3+0+0) = 8 (sd3)
  • Weereens, die verbastering van die ander Fe(II) is, ½(6+2+0+0) = 8(sd3)
  • Een 4s-orbitaal en drie 3d-orbitale van Fe is betrokke by die hibridisasie.
  • Die eensame pare Fe is ook ingesluit in die sd3 verbastering.

7. Is die Fe3O4 vaste stof of gas?

 'n Molekule is vaste stof of gas afhangende van die temperatuur en materie van die toestand van daardie spesifieke molekule. Kom ons kyk of Fe3O4 is solied of gas.

Fe3O4 is solied en natuurlik voorkom 'n swart pigment of swart krag. Die hoofrede om solied te bly, is dat daar baie bindings in die molekule tussen Fe- en O-atome teenwoordig is, so die kristalstruktuur van die molekule word hard en bestaan ​​as solied. Beide Fe2+ en Fe3+ teenwoordig is in die vaste deel.

Dit word uit die hematietmineraal onttrek en verskillende onsuiwerhede is daarin teenwoordig sodat dit swart van kleur in die vaste vorm lyk.

8. Is Fe3O4 oplosbaar in water?

Die oplosbaarheid in water hang af van die aard van H-binding en word by temperatuur in 'n waterige oplossing gedissosieer. Kom ons kyk of Fe3O4 is oplosbaar in water of nie.

Fe3O4 is onoplosbaar in water by kamertemperatuur. Dit is ook onoplosbaar in warm en koue water en die rede hiervoor is dat daar 'n sterk binding in die molekule teenwoordig is en die hidrasie-energie van die molekule is baie laer as sy bindingsentalpie, dus is meer energie nodig om die binding te breek en oplosbaar in water .

Alhoewel dit 'n basiese oksied is, reageer dit met water wat eerder oplosbaar is daarin.

9. Is Fe3O4 polêr of niepolêr

Die polariteit van 'n molekule hang af van die nie-nul resulterende t dipoolmoment en sy asimmetriese vorm. Kom ons kyk of Fe3O4 polêr is of nie.

Fe3O4 is 'n polêre molekule en die hoofrede is die asimmetriese vorm van die molekule. Die vorm van die molekule is gebuig en trigonaal piramidaal rondom twee Fe-sentrums en albei die vorms is nie simmetries nie aangesien daar geen kans is om die dipool-momentwaarde tussen Fe tot O-atome te kanselleer en die molekule polêr te maak nie.

Alhoewel dit 'n polêre molekule is, maar nie oplosbaar in 'n polêre oplosmiddel soos water nie, het polariteit en oplosbaarheid dus geen direkte verband nie.

10. Is Fe3O4 'n molekulêre verbinding?

Molekulêre verbinding is daardie stowwe wat gemaak word deur die regte stoïgiometriese proporsie van die atome en valensie. Kom ons kyk of Fe3O4 is 'n molekulêre verbinding of nie.

Fe3O4 is 'n molekulêre verbinding omdat dit uit drie gedeeltes Fe en vier gedeeltes O gemaak is, dus is die stoïgiometriese verhouding altyd vas vir die molekule. Ook hul O behou sy divalensie en Fe behou sy veranderlike valensie soos 2 en 3, en daar is 'n behoorlike binding tussen samestellende atome.

As die verhouding van Fe en O verander word, verander dit na 'n ander oksied van yster en sal nie meer die Fe wees nie3O4.

11. Is Fe3O4 suur of basis?

Die suurheid of basaliteit hang af van die vrystelling van die H+ en OH- in die waterige oplossing – Arrhenius-teorie. Kom ons kyk of Fe3O4 suur of basis is.

Fe3O4 is nóg suur nóg basis omdat dit nie H kan vrystel nie+ of OH- ione aangesien daardie ione afwesig is in hierdie molekule. Maar dit kan as basiese oksied optree wanneer dit met water reageer dit kan 'n sterk basis vorm, maar self kan dit nie as 'n basis optree nie. Dit het dus 'n oksiedeienskap, nie soos suur of basis nie.

12. Is Fe3O4 elektroliet?

Stof dissosieer in water om in twee ione te breek en die elektrisiteit deur die oplossing te dra, word elektroliete genoem. Kom ons kyk of Fe3O4 is 'n elektroliet of nie.

Fe3O4 is 'n elektroliet omdat dit in Fe kan breek2+, Fe3+, en O2- ione, daardie ione is hoogs elektries gelaaide deeltjies en dra elektrisiteit baie vinniger deur die oplossing. Yster is 'n d-blok metaal so dit is hoogs elektropositief en O is 'n hoogs elektronegatiewe atoom. Daardie ione kan 'n oplossing maak wat gelaai word deur hul ioniese potensiaal.

13. Is Fe3O4 sout?

Soute is daardie stof anders as H kan vorm+ en anders as OH- en word ook gevorm deur ioniese interaksie tussen hulle. Kom ons kyk of Fe3O4 sout is of nie.

Fe3O4 is 'n sout omdat dit katioon Fe het2+/ Fe3+ en anioon O2- wat verskil van H+ en OH-. Daar is ook ietwat ioniese interaksie teenwoordigheid omdat Fe3+ is hoogs elektropositief. Maar dit kan nie in water oplosbaar wees nie, alhoewel dit meer as basiese oksied optree as sout en as gevolg van sout, het dit groter bindingsdissosiasie-energie.

14. Is Fe3O4 ionies of kovalent?

Geen molekule is suiwer kovalent of ionies nie, dit is net omgekeerd volgens hul polariseerbaarheidskrag – Fajan se reël. Kom ons kyk of Fe3O4 is ionies of kovalent.

Fe3O4 is 'n kovalente molekule omdat die binding teenwoordig binne die molekule Fe en O beide 'n gelyke aantal elektrone in daardie bindings deel. Die polariteit van die binding is ook nie so hoog dat dit 'n ioniese karakter besit nie. Alhoewel hul hibridisasie in die sentrale atoom plaasgevind het soos 'n kovalente molekule.

Die polariserende krag van Fe2+ of Fe3+ is nie so hoog dat hulle die anioon kan polariseer nie. Weereens, die polariseerbaarheid van die oksiedanioon is baie swak aangesien dit 'n kleiner grootte het sodat dit min ioniese karakter en meer kovalente karakter toon.

15. Is Fe3O4 magneties?

Die magnetiese aard van die molekule hang af van die teenwoordigheid van die ongepaarde elektrone in die valensiedop van die metaal. Kom ons kyk of Fe3O4 magneties is of nie.

Fe3O4 is 'n magnetiese molekule meer spesifiek bestaan ​​dit as paramagneties van aard omdat daar ongepaarde elektrone in die Fe(III)- en Fe(II)-sentrums teenwoordig is. Aangesien die oksied 'n swak gevylde ligand is, het geen gepaarde vir die spin plaasgevind nie, so al die spin van die elektrone is die singlet. Bestaan ​​dus as paramagneties van aard.

  • Vir die Fe2+ daar is vier ongepaarde elektrone teenwoordig en vir die Fe3+ vyf ongepaarde elektrone teenwoordig is,
  • Dus, vir die Fe3+ sentrum, neem die paramagnetiese aard toe vir die molekule.
  •  Ons kan die grootte van magnetiese natuur bereken deur die formule, [n(n+1]1 / 2, waar n die aantal ongepaarde elektrone is.
  • Dus, die grootte van Fe2+ is [4(4+1]1 / 2 = 4.47 BM
  • Die grootte vir Fe3+ is [5(5+1]1 / 2 = 5.47 BM

Gevolgtrekking

Fe3O4 is 'n gemengde-valensie molekule van die Fe en dit is ook 'n basiese oksied wat kan basisreageer met water. Dit is 'n normale spinale verbinding waar een metaalsentrum tetraëdriese meetkunde aanneem en die ander oktaëdriese meetkunde in die roosterstruktuur aanneem.

Biswarup Chandra Dey

Hi......ek is Biswarup Chandra Dey, ek het my Meestersgraad in Chemie voltooi. My spesialiseringsgebied is Anorganiese Chemie. Chemie gaan nie net oor lees reël vir reël en memorisering nie, dit is 'n konsep om op 'n maklike manier te verstaan ​​en hier deel ek met jou die konsep oor chemie wat ek leer omdat kennis die moeite werd is om dit te deel.

Onlangse plasings