Ферихидрит

Ферихидрит (Fh) — широко распространет воден минерал од феричен оксихидроксид на површината на Земјата, и веројатна состојка во вонземски материјали. Се формира во неколку видови средини, од слатководни до морски системи, водоносни слоеви до хидротермални топли извори и лушпи, почви и области погодени од рударство. Може да се таложи директно од оксигенирани водни раствори богати со железо, или од бактерии или како резултат на метаболичка активност или пасивна сорпција на растворено железо проследено со реакции на нуклеација. Ферихидритот се јавува и во јадрото на феритинскиот протеин од многу живи организми, со цел складирање на железо во клетките.
1 Структура
Ферихидритот постои само како ситнозрнест и многу дефектен наноматеријал. Моделот на дифракција на рендгенски зраци во прав на Fh содржи две расејувачки ленти во неговата најнеуредна состојба и максимум шест силни линии во неговата најкристална состојба. Главната разлика помеѓу овие два дифракциски крајни елементи, најчесто наречени дволиниски и шестлиниски ферихидрити, е големината на конститутивните кристалити. Формата од шест линии е класифицирана како минерал од страна на IMA во 1973 година со номинална хемиска формула ·9 . Други предложени формули се ·4 и · 2 · 2,6 . Сепак, неговата формула е фундаментално неопределена бидејќи содржината на вода е променлива. Дволиниската форма се нарекува и воден железен оксид (HFO).
Поради наночестичната природа на ферихидритот, структурата останала нејасна со години и сè уште е предмет на контроверзии. Дриц ''и сор.'', користејќи податоци од дифракција на Х-зраци, во 1993 година предложиле мултифазен структурен модел за шестлиниски ферихидрит со три компоненти: (1) кристалити без дефекти (f-фаза) со двојно хексагонално редење на кислородни и хидроксилни слоеви (ABAC секвенца) и нередовни октаедарски зафати на Fe, (2) дефектни кристалити (d-фаза) со структура слична на фероксихит со краток дострел (δ-FeOOH) и (3) подреден ултрадисперзен хематит (α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>). Моделот на дифракција е потврден во 2002 година со неутронска дифракција, и трите компоненти се забележани со високорезолуциска трансмисиона електронска микроскопија. Еднофазен модел и за ферихидрит и за хидромагемит е предложен од Мишел ''и сор.'', во 2007–2010 година, врз основа на анализа на функцијата на парна дистрибуција (PDF) на податоците за вкупно расејување на Х-зраци. Структурниот модел, изоструктурен со минералот акдалаит (Al<sub>10</sub>O<sub>14</sub>(OH)<sub>2</sub>), содржи 20% тетраедарски и 80% октаедарски координирано железо. Мансо ''и сор.'' покажаа во 2014 година дека моделот на Дриц ''и сор.'' ги репродуцира PDF податоците, како и моделот на Мишел ''и сор'', а тој предложи во 2019 година дека тетраедарската координација произлегува од нечистотиите од магемит и магнетит забележани со електронска микроскопија.
2 Порозност и потенцијал за апсорпција на животната средина
Поради малата димензија на поединечните нанокристали, Fh има нанопорозна структура, што резултира со многу голема специфична површина — од неколку стотици квадратни метри на грам. Освен високиот сооднос помеѓу површината и волуменот, Fh се одликува и со значителна концентрација на локални (точкести) дефекти, како висечки врски и празнини. Овие карактеристики овозможуваат висока адсорпциска способност за бројни еколошки релевантни хемиски видови, меѓу кои арсен, олово, фосфат и органски соединенија (на пример, хумусни и фулвични киселини). Неговата силна и обемна интеракција со метали во траги и металоиди се користи во индустријата, на големо во постројки за пречистување на вода, како во Северна Германија и за производство на градската вода во Хирошима, а на мало за чистење на отпадни води и подземни води, на пример за отстранување на арсен од индустриски отпадни води и вода за пиење. Неговата нанопорозност и висок афинитет за злато може да се користат за елаборирање на наночестички од Au со поддршка од Fh за каталитичка оксидација на CO на температури под 0°C. Дисперзираните шестредни ферихидритни наночестички можат да бидат заробени во везикуларна состојба за да се зголеми нивната стабилност. Присуството на ферихидрит може да го зголеми растот на одредени микроби, на пр. ''Dissulfuricactor thermophilus'', со отстранување на сулфидот, отпаден производ од нивниот метаболизам.
3 Метастабилност
Ферихидритот е метастабилен минерал. Познато е дека е претходник на покристални минерали како хематит и гетит преку раст на кристали базиран на агрегација. Сепак, неговата трансформација во природните системи генерално е блокирана од хемиски нечистотии адсорбирани на неговата површина, на пример силициум диоксид, бидејќи повеќето природни ферихидрити се силициумски.
Под редуктивни услови како оние што се наоѓаат во глејни почви или во длабоки средини осиромашени со кислород, а често и со помош на микробна активност, ферихидритот може да се трансформира во зелена 'рѓа, слоевит двоен хидроксид (LDH), познат и како минерал фугерит. Сепак, краткото изложување на зелената 'рѓа на атмосферски кислород е доволно за да се оксидира назад во ферихидрит, што го прави многу тешко да се добие соединение.