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Iron Alkoxide Obtained by Reacting Iron Oxides with Glycerol

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

P. F. Fuls*
Affiliation:
Laboratoire de physico-chimie minérale, Institut des Sciences de la Terre, 42 de Croylaan, Heverlee, Louvain, Belgium
L. Rodrique*
Affiliation:
Laboratoire de physico-chimie minérale, Institut des Sciences de la Terre, 42 de Croylaan, Heverlee, Louvain, Belgium
J. J. Fripiat*
Affiliation:
Laboratoire de physico-chimie minérale, Institut des Sciences de la Terre, 42 de Croylaan, Heverlee, Louvain, Belgium
*
*Transvaal Region, Department of Agriculture, Republic of South Africa.
M.R.A.C., Tervuren, Belgium.
The University of Louvain and M.R.A.C., Tervuren, Belgium.

Abstract

Goethite, lepidocrocite and hematite were reacted with glycerol and reaction products were studied at various steps of the reaction. After a treatment of 16 hr at 245°C the final form of the reaction product, a deep green soft solid, was obtained whatever the starting material. According to hydrolysis and chemical analysis, the reaction product can be identified as iron alkoxide. Hydrolysis of the solid by boiling water yielded glycerol and a strongly magnetic material characterized by a spinel structure like maghemite and magnetite.

The iron alkoxide is seen by electron microscope as large well-formed hexagonal platelets. The similarity between a and b parameters of this compound and those of brucite suggests that the iron alkoxide structure is based on an iron (II and III) octahedral layer. The glycerol chains should be located between the sheets. Two models were proposed in which iron and oxygen, linked to the chain of glycerol, could be accommodated in octahedral layers giving a basal distance of 8·1 Å.

At least two steps are involved in the formation of the iron alkoxide: (1) a rearrangement of the structure of the starting material with accomodation of carbon in the structure and (2) a reduction of ferric iron.

Résumé

Résumé

La goethite, la lépidocrocite, et l’hématite ont été soumis à une réaction avec du glycérol et les produits de réaction ont été étudies à des étapes diverses de la réaction. Après un traitement de 16 hr à une température de 245°C la forme finale de produit de réacton, un solide mou de couleur vert foncé, a été obtenue, à partir du matériau de départ quelconque. D’après l’analyse d’hydrolyse et chimique, le produit de réaction peut être identifié comme un alkoxide de fer. L’hydrolyse du solide avec de l’eau bouillante, produit du glycérol et un matériau fortement magnétique caractérisé par une structure spinel comme le maghémite et la magnétite. L’alkoxide de fer apparaît au microscope électronique sous le forme de plaquettes hexagonales bien dessinées. La similarité entre les paramètres a et b de ce composé et ceux de brucite, suggère que la structure de l’alkoxide de fer est basée sur une couche octahédral de fer (II et III). Les chaînes de glycérol devraient être situées entre les feuilles. Deux modèles ont été proposés dans lesquels le fer et l’oxygène, rattachés à la chaîne de glycérol, pouvaient être accommodés dans des couches octahédrales, donnant une périodicité basale de 8·1 Å. Au moint deux étapes sont impliquées dans la formation de l’alkoxide de fer: (1) un réarrangement de la structure du matériaux de départ avec une accommodation de carbone dans la structure et (2) une réduction de fer ferrique.

Kurzreferat

Kurzreferat

Goethit. Lepidokrokit und Hämatit wurden mit Glyzerin reagiert und die Reaktionsprodukte wurden in den verschiedenen Stufen der Reaktion studiert. Nach 16-stündiger Behandlung bei 245°C wurde die schliessliche Form des Reaktionsproduktes, ein tiefgrüner, weicher, Feststoff erhalten, und zwar unabhängig vom Ausgangsmaterial. Gemäss Hydrolyse und chemischer Analyse handelt es sich bei dem Reaktionsprodukt um Eisen-Alkoxyd. Die Hydrolyse des Feststoffes in kochendem Wasser ergab Glyzerin und ein stark magnetisches Material gekennzeichnet durch Spinellstruktur wie Maghämit und Magnetit. Das Eisen-Alkoxyd erscheint im Elektronenmikroskop in der Form von grossen, wohlgeformten, hexagonalen Plättchen. Die Ähnlichkeit zwischen a und b Parametern dieser Verbindung und denjenigen des Brucits deutet darauf hin, dass das Eisen-Alkoxyd Gefüge auf einer Eisen (II und III) oktaedrischen Schicht beruht. Die Glyzerinketten würden sich zwischen den Platten befinden. Es wurden zwei Modelle vorgeschlagen, in welchen die an die Glyzerinkette gebundenen Eisen- und Sauerstoffatome in oktaedrischen Schichten mit einer Basalabstand von 8,1 Å untergebracht werden könnten. An der Bildung von Eisenalkoxyd sind zum mindesten zwei Stufen beteiligt: (1) Umlagerung des Gefüges des Ausgangsmaterials mit Unterbringung von Kohlenstoff in Gefüge und (2) eine Reduktion des Ferri-Eisens.

Резюме

Резюме

Гётит, лепидокрокит и гематит были подвергнуты реакции с глицерином; изучались протукты различных стади й реакыии. После обработки в течение 16 часов при 245° С была получена конечная форма продукта реакции, представляющая собой, независимо от исходного материала, мягкое вещество темно зеленого цвета. Согласно данным гидролиза и химического анализа продукт реакции может быть идентифицирован как алко-окисел железа. При гидролизе в кипящей воде были получены глицерин и сильно магнитное вещество, характеризующееся, подобно магемиту и магнетиту, шпинелевой структурой.

Согласно данным электронной микроскопии алко-окисел состоит из хорошо оформленных гексагональных пластинок. Близость я и & параметров этого соединения и брусита указывает, что структура алко-окисла железа основывается на железистом (п и ш) октаэдри-ческом слое. Глицериновые цепи должны располагаться между слоями. Предложены две модели, в которых атомы железа, соединенные с цепью глицерина, могут размещатся в октаэ-дрические слои, обуславливая базальное межплоскостное расстояние 8,1 А.

Образование алко-окисла железа осуществляется по меньшей мере в две стадии: (1) перестройки структуры исходного вещества с размещением в нем атомов углерода и (2) уменьшения количества окисного железа.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1970 The Clay Minerals Society

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Footnotes

§

We are very grateful to Dr. R. M. Taylor for having communicated to us the procedure for obtaining the glycerol-iron oxide compound before the publication of his own results.

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