Un hidruro de hierro es un sistema químico que contiene hierro e hidrógeno en alguna forma asociada. [1] [2]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/7/7b/Hydridoiron%283%E2%80%A2%29-3D-vdW.png/120px-Hydridoiron%283%E2%80%A2%29-3D-vdW.png)
Debido a la ocurrencia común de esos dos elementos en el universo, los posibles compuestos de hidrógeno y hierro han atraído la atención. Se han detectado algunos compuestos moleculares en ambientes extremos (como atmósferas estelares ) o detectados en pequeñas cantidades a muy bajas temperaturas. Los dos elementos forman una aleación metálica por encima de las 35.000 atmósferas de presión, que se ha propuesto como una posible explicación de la baja densidad del núcleo de "hierro" de la Tierra . [2] [3] Sin embargo, esos compuestos son inestables cuando se llevan a condiciones ambientales y, finalmente, se descomponen en elementos separados.
El hierro absorbe pequeñas cantidades de hidrógeno (hasta aproximadamente un 0,08% en peso) a medida que se solidifica a partir del estado fundido. [4] Aunque el H 2 es simplemente una impureza, su presencia puede afectar las propiedades mecánicas del material.
A pesar de la naturaleza fugaz de los hidruros de hierro binarios, existen muchos complejos bastante estables que contienen enlaces hierro-hidrógeno (y otros elementos). [5] [6]
Descripción general
Soluciones sólidas
Hierro y aleaciones a base de hierro pueden formar soluciones sólidas con hidrógeno , que bajo presión extrema pueden alcanzar proporciones estequiométricas, manteniéndose estables incluso a altas temperaturas y que se informa sobrevive por un tiempo bajo presión ambiental, a temperaturas por debajo de 150K. [7]
Compuestos binarios
Compuestos moleculares
- Hidridoiron (FeH). Esta molécula se ha detectado en la atmósfera del Sol y en algunas estrellas enanas rojas . Es estable solo como gas, por encima del punto de ebullición del hierro, o como trazas en gases nobles congelados por debajo de 30 K (donde puede formar complejos con hidrógeno molecular, como FeH · H
2). [8] - Dihidridoiron ( FeH
2). Este compuesto se ha obtenido solo en gases muy enrarecidos o atrapado en gases congelados por debajo de 30 K , y se descompone en los elementos al calentarse. [9] [10] Puede formar un dímero Fe
2H
4y complejos con hidrógeno molecular, tales como FeH 2 (H 2 ) 2 y FeH 2 (H 2 ) 3 . [8] [11] - Lo que una vez se creyó que era trihidridoiron ( FeH
3) Más tarde se demostró que era FEH obligado a hidrógeno molecular H 2 . [11]
Compuestos de redes poliméricas
- Hidruro de hierro (I) . Es estable a presiones superiores a 3,5 GPa.
- Hidruro de hierro (II) o hidruro ferroso. Es estable a presiones entre 45 y 75 GPa.
- Hidruro de hierro (III) o hidruro férrico. Es estable a presiones superiores a 65 GPa.
- El pentahidruro de hierro FeH 5 es un polihidruro , donde hay más hidrógeno del esperado según las reglas de valencia. Es estable bajo presiones superiores a 85 Gpa. Contiene hojas alternas de FeH 3 e hidrógeno atómico. [12]
Complejos de hierro-hidrógeno
Los complejos que muestran enlaces hierro-hidrógeno incluyen, por ejemplo:
- hidruro de tetracarbonilo de hierro FeH 2 (CO) 4 , el primer compuesto de este tipo que se sintetizó (1931). [6]
- FeH 2 (CO) 2 [P (OPh) 3 ] 2 .
- Sales de FeH2−
6anión, como hexahidruro de magnesio y hierro , MgFeH
6, Producido por el tratamiento de mezclas de polvos de magnesio y hierro con altas presiones de H 2 . - Hidruros de di y poliiron, p. Ej. [HFe 2 (CO) 8 ] - y el grupo [HFe 3 (CO) 11 ] - .
También se conocen complejos con hidrógeno molecular ( H
2) ligandos.
Ocurrencia biológica
Los metanógenos , arqueas , bacterias y algunos eucariotas unicelulares contienen enzimas hidrogenasas que catalizan reacciones metabólicas que involucran hidrógeno libre, cuyo sitio activo es un átomo de hierro con enlaces Fe-H así como otros ligandos . [13]
Ver también
- Aleación de hierro e hidrógeno
Referencias
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ a b JV Badding, RJ Hemley y HK Mao (1991), "Química de alta presión del hidrógeno en metales: estudio in situ de hidruro de hierro". Science , American Association for the Advancement of Science, volumen 253, número 5018, páginas 421–424 doi : 10.1126 / science.253.5018.421
- ^ Saxena, Surendra K .; Liermann, Hanns-Peter; Shen, Guoyin (2004). "Formación de hidruro de hierro y alta magnetita a alta presión y temperatura". Física de la Tierra e Interiores Planetarios . 146 (1–2): 313–317. Código Bibliográfico : 2004PEPI..146..313S . doi : 10.1016 / j.pepi.2003.07.030 .
- ^ AS Mikhaylushkin, NV Skorodumova, R. Ahuja, B. Johansson (2006), "Propiedades estructurales y magnéticas de FeH x (x = 0,25; 0,50; 0,75)" Archivado el 23 de febrero de 2013 en archive.today . En: Hydrogen in Matter: A Collection from the Papers Presented at the Second International Symposium on Hydrogen in Matter (ISOHIM) , AIP Conference Proceedings, volumen 837, páginas 161-167 doi : 10.1063 / 1.2213072
- ^ Hiroshi Nakazawa, Masumi Itazaki "Complejos Fe – H en catálisis" Temas en química organometálica (2011) 33: 27–81. doi : 10.1007 / 978-3-642-14670-1_2
- ^ a b Hieber, W .; F. Leutert (1931). "Zur Kenntnis des koordinativ gebundenen Kohlenoxyds: Bildung von Eisencarbonylwasserstoff". Naturwissenschaften . 19 (17): 360–361. Bibcode : 1931NW ..... 19..360H . doi : 10.1007 / BF01522286 . S2CID 791569 .
- ^ Antonov, VE; Cornell, K .; Fedotov, VK; Ponyatovsky, AI Kolesnikov EG; Shiryaev, VI; Wipf, H. (1998). "Investigación de difracción de neutrones de los hidruros y deuteruros de hierro dhcp y hcp" (PDF) . Revista de aleaciones y compuestos . 264 (1–2): 214–222. doi : 10.1016 / S0925-8388 (97) 00298-3 .
- ^ a b Wang, Xuefeng; Andrews, Lester (2009). "Espectros infrarrojos y cálculos teóricos para complejos dihidrógenos y hidruros metálicos de Fe, Ru y Os". El Journal of Physical Chemistry A . 113 (3): 551–563. Código Bibliográfico : 2009JPCA..113..551W . doi : 10.1021 / jp806845h . PMID 19099441 .
- ^ Helga Körsgen, Petra Mürtz, Klaus Lipus, Wolfgang Urban, Jonathan P. Towle, John M. Brown (1996), "La identificación de la FeH
2radical en la fase gaseosa por espectroscopia infrarroja ". The Journal of Chemical Physics volumen 104 (12) página 4859 doi : 10.1063 / 1.471180 - ^ George V. Chertihin y Lester Andrews (1995), "Espectros infrarrojos de FeH, FeH
2y FeH
3en argón sólido " Journal of Physical Chemistry volumen 99, número 32, páginas 12131–12134 doi : 10.1021 / j100032a013 - ^ a b Andrews, Lester (2004). "Matriz de espectros infrarrojos y cálculos funcionales de densidad de hidruros de metales de transición y complejos de dihidrógeno". Reseñas de la Sociedad Química . 33 (2): 123-132. doi : 10.1039 / B210547K . PMID 14767507 .
- ^ Pépin, CM; Geneste, G .; Dewaele, A .; Mezouar, M .; Loubeyre, P. (27 de julio de 2017). "Síntesis de FeH5: una estructura en capas con losas de hidrógeno atómico" . Ciencia . 357 (6349): 382–385. Código Bib : 2017Sci ... 357..382P . doi : 10.1126 / science.aan0961 . PMID 28751605 .
- ^ Fontecilla-Camps, JC; Amara, P .; Cavazza, C .; Nicolet, Y .; Volbeda, A. (2009). "Relaciones estructura-función de metaloenzimas anaeróbicas de procesamiento de gas". Naturaleza . 460 (7257): 814–822. Código Bibliográfico : 2009Natur.460..814F . doi : 10.1038 / nature08299 . PMID 19675641 . S2CID 4421420 .