Speedway

Ferrihydrit

Ferrihydrit
GruvdrÀnering frÄn Ohio. Den orange belÀggningen pÄ stockarna Àr ferrihydrit.
KategoriOxidmineral
Dana klassificering04.03.02.02
Strunz klassificering4.FE.35
Kemisk formel(Fe3+)2O3·0.5H2O
FÀrgMörkbrun, gulbrun
FörekomstsÀttAggregat, mikroskopiska kristaller
KristallstrukturHexagonal
TransparensOpak
StreckfÀrgGulbrun
Referenser[1][2][3][4]
Röntgendiffraktionsmönster för sex-linjers (överst) och tvÄ-linjers (botten) ferrihydrit. Cu Ka-strÄlning.

Ferrihydrit Àr en orangefÀrgad jÀrnoxid med den ungefÀrliga kemiska formeln Fe2O3 · 1,4H2O. Den Àr mycket vanlig i naturen, och förekommer till exempel i B-horisonten i podsoler, och i myrmalm. Den Àr vitt utbredd pÄ jordens yta,[5][6] och en trolig bestÄndsdel i utomjordiska material.[7]

Den Àr den jÀrnoxid som fÀlls ut först nÀr lösta Fe3+-joner hydrolyseras och bildas i flera typer av miljöer, frÄn sötvatten till marina system, akviferer till hydrotermiska varma kÀllor och fjÀll, jordar och omrÄden som pÄverkas av gruvdrift. Den kan fÀllas ut direkt frÄn syresatta jÀrnrika vattenlösningar, eller av bakterier antingen som ett resultat av en metabolisk aktivitet eller passiv sorption av löst jÀrn följt av kÀrnbildningsreaktioner.[8] Ferrihydrit förekommer ocksÄ i kÀrnan av ferritinproteinet frÄn mÄnga levande organismer, för intracellulÀr lagring av jÀrn.[9][10]

Ferrihydrit utbildar inga stora kristaller och Ă„terfinns som extremt smĂ„ partiklar. DĂ€rför Ă€r ferrihydritens specifika yta mycket stor (mellan 200 och 900 mÂČ/g), vilket innebĂ€r att den har en stor förmĂ„ga att binda vissa lösta Ă€mnen frĂ„n vattnet, se vidare jĂ€rnoxider. Efter en tid omvandlas ferrihydrit ofta till nĂ„gon av jĂ€rnoxiderna goethit eller hematit.

Struktur

Ferrihydrit existerar bara som ett finkornigt och mycket defekt nanomaterial. Pulverröntgendiffraktionsmönstret för Fh innehÄller tvÄ spridningsband i sitt mest oordnade tillstÄnd och maximalt sex starka linjer i sitt mest kristallina tillstÄnd. Den huvudsakliga skillnaden mellan dessa tvÄ diffraktionsÀndelement, vanligtvis benÀmnda tvÄ- och sex-linjers ferrihydriter, Àr storleken pÄ de konstitutiva kristalliterna.[11][12] Den sexradiga formen har klassificerats som ett mineral av IMA 1973[13] med den nominella kemiska formeln 5Fe2O3·9H2O.[14]

Andra föreslagna formler Àr Fe5HO8·4H2O[15] och Fe2O3·2FeO(OH)·2,6H2O.[16] Dess formel Àr dock i grunden obestÀmd eftersom dess vattenhalt varierar. TvÄlinjeformen kallas ocksÄ för vattenhaltiga jÀrnoxider (HFO).

PĂ„ grund av ferrihydritens nanopartikulĂ€ra natur har strukturen förblivit svĂ„rfĂ„ngad i mĂ„nga Ă„r och Ă€r fortfarande en frĂ„ga om kontrovers.[17][18][19] Drits et al., föreslog 1993 med hjĂ€lp av röntgendiffraktionsdata,[11] en flerfasstrukturmodell för sex-linjers ferrihydrit med tre komponenter: (1) defektfria kristalliter (f-fas) med dubbelhexagonal stapling av syre och hydroxylskikt (ABAC-sekvens) och oordnade oktaedriska Fe-belĂ€ggningar, (2) defekta kristalliter (d-fas) med en feroxihitliknande (ÎŽ-FeOOH) struktur med kort rĂ€ckvidd, och (3) underordnad ultradispers hematit (α-Fe2O3) . Diffraktionsmodellen bekrĂ€ftades 2002 genom neutrondiffraktion[20] och de tre komponenterna observerades med högupplöst transmissionselektronmikroskopi.[21][22][23] En enfasmodell för bĂ„de ferrihydrit och hydromaghemite[24] har föreslagits av Michel et al.,[25][26] 2007–2010, baserad pĂ„ analys av parfördelningsfunktioner (PDF) av total röntgenspridningsdata. Den strukturella modellen, isostrukturell med mineralet akdalait (Al10O14(OH)2), innehĂ„ller 20 procent tetraedriskt och 80 procent oktaedriskt koordinerat jĂ€rn. Manceau et al. visade 2014[27] att Drits et al.[11] modellen Ă„terger PDF-data sĂ„vĂ€l som Michel et al.[25] modell, och han föreslog 2019[19] att den tetraedriska koordinationen uppstĂ„r frĂ„n maghemit- och magnetitföroreningar som observerats med elektronmikroskopi.[22][28][29]

Porositet och miljöabsorberande potential

PÄ grund av den lilla storleken pÄ individuella nanokristaller Àr Fh nanoporöst vilket ger stora ytareor pÄ flera hundra kvadratmeter per gram.[30] Förutom att ha ett högt förhÄllande mellan ytarea och volym, har Fh ocksÄ en hög tÀthet av lokala eller punktdefekter, sÄsom hÀngande bindningar och vakanser. Dessa egenskaper ger en hög förmÄga att adsorbera mÄnga miljömÀssigt viktiga kemiska Àmnen, som arsenik, bly, fosfat och organiska molekyler (till exempel humus- och fulvinsyror).[31][32][33][34] Dess starka och omfattande vÀxelverkan med spÄrmetaller och metalloider anvÀnds inom industrin, i stor skala i vattenreningsverk, som i Nordtyskland och för att producera stadsvattnet i Hiroshima, och i liten skala för att rena avloppsvatten och grundvatten, till exempel ta bort arsenik frÄn industriavlopp och dricksvatten.[35][36][37][38][39] Dess nanoporositet och höga affinitet för guld kan anvÀndas för att utveckla Fh-stödda Au-partiklar i nanostorlek för katalytisk oxidation av CO vid temperaturer under 0 °C.[40] Dispergerade sexlinjers ferrihydritnanopartiklar kan fÄngas i ett vesikulÀrt tillstÄnd för att öka deras stabilitet.[41]

Metastabilitet

Ferrihydrit Àr ett metastabilt mineral. Det Àr kÀnt för att vara en föregÄngare till mer kristallina mineraler som hematit och goethit[42][43][44][45] genom aggregeringsbaserad kristalltillvÀxt.[46][47] Dess omvandling blockeras emellertid i naturliga system i allmÀnhet av kemiska föroreningar som adsorberas pÄ dess yta, till exempel kiseldioxid eftersom de flesta naturliga ferrihydriter Àr kiselhaltiga.[48]

Under reducerande förhÄllanden som de som finns i glesjordar eller i djupa miljöer utarmade pÄ syre och ofta med hjÀlp av mikrobiell aktivitet, kan ferrihydrit omvandlas till grönrost, en skiktad dubbelhydroxid (LDH), Àven kÀnd som mineralet fougerit. En kort exponering av grönrost för atmosfÀriskt syre Àr dock tillrÀcklig för att oxidera det tillbaka till ferrihydrit, vilket gör den till en mycket svÄrfÄngad förening.

Galleri

  • FerrihydritfĂ€llning frĂ„n kolgruvevatten
    FerrihydritfÀllning frÄn kolgruvevatten
  • VĂ„r i Zillertaleralperna med Fh-utfĂ€llning
    VÄr i Zillertaleralperna med Fh-utfÀllning
  • SlĂ€ckning av jĂ€rnrikt vatten
    SlÀckning av jÀrnrikt vatten
  • Transformering av ferrihydrit (överst) to goethit (nertill)
    Transformering av ferrihydrit (överst) to goethit (nertill)
  • VattenbehandlingsanlĂ€ggning som anvĂ€nder tekniken lĂ„ngsamt sandfilter för att behandla rĂ„vatten
    VattenbehandlingsanlÀggning som anvÀnder tekniken lÄngsamt sandfilter för att behandla rÄvatten
  • TrefĂ€rgad (RGB) röntgenfluorescensbild av fördelningen av As (röd), Fe (grön) och Mn (blĂ„) i belagda kvartskorn i en vattenbehandlingssandbĂ€dd[38]
    TrefÀrgad (RGB) röntgenfluorescensbild av fördelningen av As (röd), Fe (grön) och Mn (blÄ) i belagda kvartskorn i en vattenbehandlingssandbÀdd[38]

Se Àven

Referenser

Den hÀr artikeln Àr helt eller delvis baserad pÄ material frÄn engelsksprÄkiga Wikipedia, Ferryhydrite, 10 juni 2024.

Noter

  1. ^ ”Ferrihydrite Mineral Data”. webmineral.com. http://webmineral.com/data/Ferrihydrite.shtml. LĂ€st 24 oktober 2011. 
  2. ^ ”Ferrihydrite mineral information and data”. mindat.org. http://www.mindat.org/min-1493.html. LĂ€st 24 oktober 2011. 
  3. ^ ”Handbook of Mineralogy”. Arkiverad frĂ„n originalet den 16 juli 2012. https://web.archive.org/web/20120716041121/http://www.handbookofmineralogy.com/pdfs/ferrihydrite.pdf. LĂ€st 24 oktober 2011. 
  4. ^ Mineralienatlas
  5. ^ J. L. Jambor, J.E. Dutrizac, Chemical Reviews, 98, 22549–2585 (1998)
  6. ^ R. M. Cornell R.M., U. Schwertammn, The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses, Wiley–VCH, Weinheim, Germany (2003)
  7. ^ M. Maurette, Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 28, 385–412 (1998)
  8. ^ D. Fortin, S. Langley, Earth-Science Reviews, 72, 1–19 (2005)
  9. ^ N. D. Chasteen, P. M. Harrison, Journal of Structural Biology, 126, 182–194 (1999)
  10. ^ A. Lewin, G. R. Moore, N. E. Le Brun, Dalton Transactions, 22, 3597–3610 (2005)
  11. ^ [a b c] V. A. Drits, B. A. Sakharov, A. L. Salyn, et al. Clay Minerals, 28, 185–208 (1993)
  12. ^ A. Manceau A., V. A. Drits, Clay Minerals, 28, 165–184 (1993)
  13. ^ F. V. Chuckrov, B. B. Zvyagin, A.I. Gorshov, et al. International Geology Review, 16, 1131–1143 (1973)
  14. ^ M. Fleischer, G. Y. Chao, A. Kato (1975): American Mineralogist, volume 60
  15. ^ Kenneth M Towe and William F Bradley (1967): "Mineralogical constitution of colloidal 'hydrous ferric oxides'". Journal of Colloid and Interface Science, volume 24, issue 3, pages 384–392. doi:10.1016/0021-9797(67)90266-4
  16. ^ J. D. Russell (1979): "Infrared spectroscopy of ferrihydrite: evidence for the presence of structural hydroxyl groups". Clay Minerals, volume 14, issue 2, pages 109–114. doi:10.1180/claymin.1979.014.2.03
  17. ^ D. G. Rancourt, J. F. Meunier, American Mineralogist, 93, 1412–1417 (2008)
  18. ^ A. Manceau. American Mineralogist, 96, 521–533 (2011)
  19. ^ [a b] A. Manceau ACS Earth and Space Chemistry, 4, 379–390 (2020). doi:10.1021/acsearthspacechem.9b00018
  20. ^ E. Jansen, A. Kyek, W. Schafer, U. Schwertmann. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process., 74, S1004–S1006 (2002)
  21. ^ D.E. Janney, J.M. Cowley, P.R. Buseck. American Mineralogist, 85, 1180–1187 (2000)
  22. ^ [a b] D.E. Janney, J.M. Cowley, P.R. Buseck. American Mineralogist, 86, 327–335 (2001).
  23. ^ A. Manceau. Clay Minerals, 44, 19–34 (2009)
  24. ^ V. Barron, J. Torrent, E. de Grave American Mineralogist, 88, 1679–1688 (2003)
  25. ^ [a b] F. M. Michel, L. Ehm, S. M. Antao, et al. Science, 316, 1726–1729 (2007)
  26. ^ F. M. Michel, V. Barron, J. Torrent, et al. PNAS, 107, 2787–2792 (2010)
  27. ^ A. Manceau, S. Skanthakumar, S. Soderholm, American Mineralogist, 99, 102–108 (2014). doi:10.2138/am.2014.4576
  28. ^ X. J. M. Cowley, D. E. Janney, R. C. Gerkin, P. R. Buseck, P. R., Journal of Structural Biology 131, 210–216 (2000)
  29. ^ Z D. E. Janney, J. M. Cowley, P. R. Buseck, Clays Clay Miner., 48, 111–119 (200)
  30. ^ T. Hiemstra, W. H. Van Riemsdijk, Geochimica et Cosmochimica Acta, 73, 4423–4436 (2009)
  31. ^ A. L. Foster, G. E. Brown, T. N. Tingle, et al. American Mineralogist, 83, 553–568 (1998)
  32. ^ A. H. Welch, D. B. Westjohn, D. R. Helsel, et al. Ground Water, 38, 589–604 (2000)
  33. ^ M. F. Hochella, T. Kasama, A. Putnis, et al. American Mineralogist, 90, 718–724 (2005)
  34. ^ D. Postma, F. Larsen, N. T. M. Hue, et al. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71, 5054–5071 (2007)
  35. ^ P. A. Riveros J. E. Dutrizac, P. Spencer, Canadian Metallurgical Quarterly, 40, 395–420 (2001)
  36. ^ O. X. Leupin S. J. Hug, Water Research, 39, 1729–1740 (2005)
  37. ^ S. Jessen, F. Larsen, C. B. Koch, et al. Environmental Science & Technology, 39, 8045–8051 (2005)
  38. ^ [a b] A. Manceau, M. Lanson, N. Geoffroy, Geochimica et Cosmochimic Acta, 71, 95–128 (2007)
  39. ^ D. Paktunc, J. Dutrizac, V. Gertsman, Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 2649–2672
  40. ^ N. A. Hodge, C. J. Kiely, R. Whyman, et al. Catalysis Today, 72, 133–144 (2002)
  41. ^ L. Gentile, Journal of Colloid and Interface Science, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.192 (2021)
  42. ^ U. Schwertmann, E. Murad, Clays Clay Minerals, 31, 277 (1983)
  43. ^ U. Schwertmann, J. Friedl, H. Stanjek, Journal of Colloid and Interface Science, 209, 215–223 (1999)
  44. ^ U. Schwertmann, H. Stanjek, H.H. Becher, Clay Miner. 39, 433–438 (2004)
  45. ^ Y. Cudennec, A. Lecerf (2006). ”The transformation of ferrihydrite into goethite or hematite, revisited”. Journal of Solid State Chemistry 179 (3): sid. 716–722. doi:10.1016/j.jssc.2005.11.030. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02495178/file/fe2o3jssc_ferrihydrite.pdf. 
  46. ^ W. R. Fischer, U. Schwertmann, Clays and Clay Minerals, 23, 33 (1975)
  47. ^ J. F. Banfield, S. A. Welch, H. Z. Zhang, et al. Science, 289, 751–754 (2000)
  48. ^ L. Carlson, U. Schwertmann, Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 421-429 (1981)

Externa lÀnkar

Quelle: https://sv.wikipedia.org/wiki/Ferrihydrit