आयरन (तृतीय)
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रसायन विज्ञान में, आयरन (तृतीय) रासायनिक तत्व लोहे को उसके +3 ऑक्सीकरण संख्या में संदर्भित करता है। नमक (रसायन विज्ञान) (लवण) में, ऐसा परमाणु Fe3+ द्वारा निरूपित अलग धनायन (सकारात्मक आयन) के रूप में हो सकता है.
विशेषण फेरिक या उपसर्ग फेरी- का प्रयोग अधिकांशतः ऐसे यौगिकों को निर्दिष्ट करने के लिए किया जाता है - जैसे आयरन (III) क्लोराइड के लिए फेरिक क्लोराइड में, FeCl3. आयरन (II) लवण के अतिरिक्त विशेषण आयरन का उपयोग किया जाता है, जिसमें धनायन Fe2+ होता है. फेरिक शब्द की उत्पत्ति लैटिन शब्द फेरम से हुई है जिसका अर्थ आयरन होता है।
आयरन (III) धातु केंद्र समन्वय परिसरों में भी होते हैं, जैसे कि आयनों फेरिओक्सालेट में, [Fe(C2O4)3]3−, जहां धातु केंद्र के चारों ओर तीन बीडेन्टेट ऑक्सालेट आयन; या, ऑर्गोनोमेटेलिक यौगिकों में, जैसे कि फेरोसेनियम केशन [Fe(C2H5)2]+, जहां दो साइक्लोपेन्टैडिएनल आयन FeIII से बंधे हैं केंद्र।
आयरन लगभग सदैव ऑक्सीकरण अवस्था 0 (धातु के रूप में), +2, या +3 में पाया जाता है। आयरन (III) सामान्यतः हवा में सबसे स्थिर रूप है, जैसा कि जंग की व्यापकता, अघुलनशील आयरन (III) -युक्त सामग्री द्वारा चित्रित किया गया है।
आयरन (III) और जीवन
जीवन के लगभग सभी ज्ञात रूपों, विशेष रूप से जटिल जीवन में आयरन की आवश्यकता होती है।[1] जीवित प्राणियों में कई प्रोटीन में बाउंड आयरन (III) आयन होते हैं; वे मेटालोप्रोटीन के महत्वपूर्ण उपवर्ग हैं। उदाहरणों में आक्सीहीमोग्लोबिन, फेरेडॉक्सिन और साइटोक्रोमस सम्मिलित हैं।
लगभग सभी जीवित जीव, बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक, आयरन (IIIआयरन (III) ऑक्साइड हाइड्रॉक्साइड के सूक्ष्म क्रिस्टल (व्यास में 3 से 8 एनएम) के रूप में लोहे को प्रोटीन फेरिटिन के खोल के अंदर जमा करते हैं, जिससे इसे आवश्यकतानुसार पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। [2]
मानव आहार में अपर्याप्त आयरन रक्ताल्पता का कारण बनता है। पशु और मनुष्य आवश्यक आयरन उन खाद्य पदार्थों से प्राप्त कर सकते हैं जिनमें यह आत्मसात करने योग्य रूप में होता है, जैसे कि मांस। अन्य जीवों को अपना आयरन पर्यावरण से प्राप्त करना चाहिए। चूंकि, आयरन एरोबिक (ऑक्सीजन युक्त) वातावरण में अत्यधिक अघुलनशील आयरन (III) ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड बनाने की प्रवृत्ति रखता है, विशेष रूप से चूने वाली मिट्टी में। साइडरोफोरस नामक यौगिकों को स्रावित करके बैक्टीरिया और ग्रामिनसेई ऐसे वातावरण में पनप सकते हैं जो लोहे (III) के साथ घुलनशील परिसरों का निर्माण करते हैं, जिन्हें कोशिका में पुन: अवशोषित किया जा सकता है। (इसके अतिरिक्त अन्य पौधे कुछ जीवाणुओं की जड़ों के आसपास विकास को प्रोत्साहित करते हैं जो आयरन (III) को अधिक घुलनशील आयरन (II) में रिडॉक्स करते हैं।)[3] समुद्री जल में लोहे के निम्न स्तर के लिए अघुलनशील आयरन (III) यौगिकों का निर्माण भी उत्तरदायी है, जो अधिकांशतः सूक्ष्म पौधों (पादप प्लवक) के विकास के लिए सीमित कारक होता है जो समुद्री खाद्य वेब का आधार होते हैं।[4]
फार्म अपवाह से अतिरिक्त घुलनशील फास्फेट द्वारा दूषित झीलों में यूट्रोफिकेशन (शैवाल की अत्यधिक वृद्धि) को दूर करने के लिए आयरन (III) यौगिकों की अघुलनशीलता का उपयोग किया जा सकता है। आयरन (III) फॉस्फेट के साथ मिलकर अघुलनशील आयरन (III) फॉस्फेट बनाता है, इस प्रकार फास्फोरस की जैवउपलब्धता को कम करता है - एक अन्य आवश्यक तत्व जो एक सीमित पोषक तत्व भी हो सकता है।
आयरन का रसायन (III)
आयरन (III) क्लोराइड जैसे कुछ आयरन (III) लवण FeCl3, आयरन (III) सल्फेट Fe2(SO4)3, और आयरन (III) नाइट्रेट Fe(NO3)3 पानी में घुलनशील हैं। चूंकि, अन्य यौगिक जैसे आयरन (III) ऑक्साइड Fe2O3 (हेमेटाइट) और आयरन (IIIआयरन (III) ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड FeO(OH) अत्यंत अघुलनशील हैं, कम से कम तटस्थ pH पर, उनकी बहुलक संरचना के कारण। इसलिए, उन घुलनशील आयरन (III) लवणों का हाइड्रोलिसिस तब होता है जब शुद्ध पानी में घुल जाता है, जिससे आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड बनता है Fe(OH)3 यह तुरंत जयजयकार नामक प्रक्रिया के माध्यम से पॉलीमेरिक ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित हो जाता है और घोल से बाहर निकल जाता है। वह प्रतिक्रिया हाइड्रोजन आयनों को मुक्त करती है H+ समाधान के लिए, pH को कम करना, जब तक कि रासायनिक संतुलन नहीं हो जाता।[5]
- Fe3+ + 2 H2O ⇌ FeO(OH) + 3 H+
परिणाम स्वरुप , आयरन (III) लवण के केंद्रित समाधान अधिक अम्लीय होते हैं। आयरन (III) को आयरन (II) में आसानी से कम करने से आयरन (III) लवण भी ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है। मुद्रित परिपथ बोर्ड के उत्पादन में ताँबा-लेपित प्लास्टिक शीट्स को खोदने के लिए आयरन (III) क्लोराइड समाधान का उपयोग किया जाता है।
आयरन (III) लवणों का यह व्यवहार उन धनायनों के लवणों के विपरीत है जिनके हाइड्रॉक्साइड अधिक घुलनशील होते हैं, जैसे सोडियम क्लोराइड NaCl (टेबल सॉल्ट), जो ध्यान देने योग्य हाइड्रोलिसिस के बिना और pH को कम किए बिना पानी में घुल जाता है।[5]
जंग आयरन (III) ऑक्साइड और ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड का मिश्रण है जो सामान्यतः तब बनता है जब लोहे की धातु नमी वाली हवा के संपर्क में आती है। पैसिवेशन (रसायन विज्ञान) ऑक्साइड परतों के विपरीत, जो क्रोमियम और अल्युमीनियम जैसी अन्य धातुओं द्वारा बनाई जाती हैं, जंग निकल जाती है, क्योंकि यह उस धातु की तुलना में भारी होती है जिसने इसे बनाया था। इसलिए, असुरक्षित लोहे की वस्तुएं समय के साथ पूरी तरह से जंग में बदल जाएंगी।
कॉम्प्लेक्स
आयरन (III) एक d5 है केंद्र, जिसका अर्थ है कि धातु के 3डी कक्षीय खोल में पांच संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। ये आंशिक रूप से भरे या भरे नहीं गए डी-ऑर्बिटल्स समन्वय परिसरों के निर्माण के लिए बड़ी संख्या में लिगैंड्स को स्वीकार कर सकते हैं। लिगैंड क्षेत्र सिद्धांत द्वारा लिगेंड की संख्या और प्रकार का वर्णन किया गया है। सामान्यतः फेरिक आयन ऑक्टाहेड्रल आणविक ज्यामिति में व्यवस्थित छह लिगेंड से घिरे होते हैं; किन्तु कभी-कभी तीन और कभी-कभी सात लिगेंड देखे जाते हैं।
विभिन्न केलेशन यौगिकों के कारण आयरन ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड (जंग की तरह) तटस्थ pH पर भी घुलने लगता है, जिससे आयरन (III) आयन के साथ घुलनशील कॉम्प्लेक्स बन जाते हैं जो इससे अधिक स्थिर होते हैं। इन लिगेंड्स में इडीटीए सम्मिलित है, जिसका उपयोग अधिकांशतः लोहे के जमाव को भंग करने के लिए किया जाता है या पौधों को उपलब्ध मिट्टी में लोहे को बनाने के लिए उर्वरकों में जोड़ा जाता है। सिट्रट भी तटस्थ pH पर फेरिक आयन को घुलनशील करता है, चूंकि इसके परिसर ईडीटीए की तुलना में कम स्थिर हैं।
चुंबकत्व
फेरिक यौगिकों का चुंबकत्व मुख्य रूप से पांच डी-इलेक्ट्रॉनों और उन लिगेंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है जो उन ऑर्बिटल्स से जुड़ते हैं।
विश्लेषण
गुणात्मक अकार्बनिक विश्लेषण में, फेरिक आयन की उपस्थिति को उसके थियोसाइनेट कॉम्प्लेक्स के गठन से पता लगाया जा सकता है। विलयन में थायोसायनेट लवण मिलाने से तीव्र लाल 1:1 संकुल प्राप्त होता है।[6][7] प्रतिक्रिया ले चेटेलियर के सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए क्लासिक स्कूल प्रयोग है:
- [Fe(H2O)6]3+ + SCN− ⇌ [Fe(SCN)(H2O)5]2+ + H2O
यह भी देखें
- फ़ेरिक क्लोराइड (आयरन (III) क्लोराइड)
- फेरिक ऑक्साइड (आयरन (III) ऑक्साइड)
- फेरिक फ्लोराइड (आयरन (III) फ्लोराइड)
- फेरस – Metal compound containing iron
संदर्भ
- ↑ "Iron integral to the development of life on Earth – and the possibility of life on other planets". University of Oxford. 7 December 2021. Retrieved 9 May 2022.
- ↑ Berg, Jeremy Mark; Lippard, Stephen J. (1994). Principles of bioinorganic chemistry. Sausalito, Calif: University Science Books. ISBN 0-935702-73-3.
- ↑ H. Marschner and V. Römheld (1994): "Strategies of plants for acquisition of iron". Plant and Soil, volume 165, issue 2, pages 261–274. doi:10.1007/BF00008069
- ↑ Boyd PW, Watson AJ, Law CS, et al. (October 2000). "A mesoscale phytoplankton bloom in the polar Southern Ocean stimulated by iron fertilization". Nature. 407 (6805): 695–702. Bibcode:2000Natur.407..695B. doi:10.1038/35037500. PMID 11048709. S2CID 4368261.
- ↑ 5.0 5.1 Earnshaw, A.; Greenwood, N. N. (1997). Chemistry of the elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
- ↑ Lewin, Seymour A.; Wagner, Roselin Seider (1953). "The nature of iron(III) thiocyanate in solution". Journal of Chemical Education. 30 (9): 445. Bibcode:1953JChEd..30..445L. doi:10.1021/ed030p445.
- ↑ Bent, H. E.; French, C. L. (1941). "The Structure of Ferric Thiocyanate and its Dissociation in Aqueous Solution". Journal of the American Chemical Society. 63 (2): 568–572. doi:10.1021/ja01847a059.
