OPIŁKI ŻELAZA: WŁAŚCIWOŚCI, SPOSÓB ICH WYTWARZANIA, TOKSYCZNOŚĆ, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Do opiłków jest materiał składający się z drobnych cząstek metalicznego żelaza. Cząsteczki są na tyle małe, że wyglądają jak czarny piasek, który wykazuje bardzo ciekawe właściwości w odpowiedzi na ich oddziaływanie z polem magnetycznym.

Ponadto ten piasek lub opiłki są często mieszane z innymi substancjami, aby utworzyć tak zwany płyn ferromagnetyczny. Zachowuje się tak, jakby to był jeżozwierz lub czarny jeż; lub z drugiej strony, jeśli jest pokryty polimerem, sprawia wrażenie, że utworzona masa zaczyna żyć własnym życiem pod wpływem bodźców magnesów.

Żelazne opiłki na magnesie. Źródło: Aney via Commons Wikimedia.

Powyższe zdjęcie przedstawia aglomerat, będący produktem przyciągania opiłków żelaza w kierunku magnesu. Ta własność służyła mu od niepamiętnych czasów w akademii jako manifest magnetyzmu; w szkole podstawowej i na studiach.

Żelazne opiłki należy traktować lub postrzegać jako kolejny fizyczny sposób ułożenia metalu. Dlatego możesz oczekiwać, że Twoje aplikacje będą orbitować wokół małych cząstek, takich jak zanieczyszczenia, w małych przestrzeniach lub dużych powierzchniach.

Właściwości opiłków żelaznych

Właściwości opiłków żelaza pochodzących z większych kawałków żelaza są dokładnie takie same, jak w przypadku metalu. Niektóre z tych właściwości są następujące:

-Jest to magnetyczne ciało stałe z metalicznymi i szarawymi refleksami.

-Nierozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych, które nie wykazują kwasowości.

-Jest wrażliwy na utlenianie, jeśli jest zbyt długo wystawiony na działanie powietrza i wody.

-Ze względu na większą powierzchnię może łatwo zapalić się w kontakcie z wysokimi temperaturami.

-Jego temperatura topnienia i wrzenia to odpowiednio 1535 i 3000ºC.

-Gęstość tych opiłków wynosi 7,86 g / ml.

-Chociaż nie jest to właściwość fizyczna, rozmiar jego cząstek różni się w zależności od metody, za pomocą której są wytwarzane i jak są przetwarzane.

Jak są zrobione?

Aby wykonać lub stworzyć opiłki żelaza, wykonaj szereg stosunkowo prostych kroków.

skaleczenie

Rozpoczyna się od kawałka żelaza, z którego zostaną uzyskane jego cząstki. Jeśli wspomniany element jest rurowy, używany jest frez; a jeśli jest płaska, promienista do szlifowania powierzchni, jak kawałek drewna, który wydziela trociny.

Przesiewanie

Cząstki otrzymane dowolną techniką lub narzędziami stosowanymi przy cięciu metalu mogą mieć bardzo różne rozmiary. Pożądane jest, aby opiłki miały tylko najmniejsze cząstki; dlatego przesiewa się je, aby oddzielić proszek od większych kawałków lub kryształów.

Im bardziej rozdrobnione sito, tym mniejsze cząstki i drobniejsze opiłki. Jednak do celów edukacyjnych wystarczy typowe sitko kuchenne.

Umyty

Na koniec opiłki żelaza są myte.

Jedna metoda polega na zanurzeniu ich w wodzie i umieszczeniu na dnie pojemnika magnesu oddzielającego zanieczyszczenia od opiłków, tak aby były zawieszone; iw ten sposób zlać z resztą wody. Tę procedurę powtarza się kilka razy, aż opiłki zostaną uznane za dostatecznie szarawe.

Wadą poprzedniej metody jest to, że woda sprzyja utlenianiu opiłków rdzy.

Inna metoda, w przeciwieństwie do pierwszej, wykorzystuje olej mineralny lub glicerynę. Olej pomaga usunąć rdzę lub rdzę z opiłków poprzez mechaniczne mieszanie. Zawieszenie może stać tak, aby opiłki opadły na dno. Po wykonaniu tej czynności brudny olej jest dekantowany i procedura jest powtarzana kilka razy, aż opiłki będą czyste.

Zaletą stosowania oleju jest gwarancja większej odporności na utlenianie. Jest to również odpowiedni sposób przechowywania opiłków w magazynie. Kiedy mają być używane, kładzie się je na chłonnym papierze tyle razy, ile potrzeba, aż go nie zabrudzą.

Toksyczność

Opiłki żelaza nie stanowią żadnego zagrożenia dla organizmu; przynajmniej nie w normalnych sytuacjach i przy braku wysokich temperatur lub chemikaliów, które gwałtownie reagują z żelazem.

Ponieważ są tak małe, łatwo mogą przecisnąć się przez nozdrza lub oczy, powodując podrażnienia. Jednak opiłki żelaza nie wchłaniają się silnie przez skórę, więc nie odnotowano żadnych możliwych negatywnych skutków.

Aplikacje

Eksperyment z liniami pola magnetycznego

Opiłki żelaza są bardzo wrażliwe na pole magnetyczne magnesów. Każda cząstka żelaza zachowuje się jak mały magnes, który ustawia się w linii za lub naprzeciw biegunów północnego i południowego centralnego magnesu.

W ten sposób jedna cząsteczka żelaza przyciąga i odpycha drugą, powodując charakterystyczne okrągłe (na papierze) lub sferyczne (w płynach, takich jak woda i olej) wzory. Na przykład na poniższym obrazku można zobaczyć, jak opiłki żelaza są wyrównane w wynikowym polu magnetycznym na dwóch biegunach magnesu.

Opiłki żelaza oddziałujące z polem magnetycznym magnesu. Źródło: Newton Henry Black.

Jeszcze bardziej interesujące jest rozwinięcie eksperymentu z opiłkami (zwanymi też wiórami) zanurzonymi w płynie. Magnes wydaje się mieć moc nadania im własnego życia, a uzyskane wzory są bardziej zaskakujące.

Adsorbent

Opiłki żelaza mogą mieć powinowactwo do pewnych związków, które oddziałują elektronicznie z ich metaliczną powierzchnią.

W ten sposób mogą zatrzymywać np. Biopolimery fosforu i alginianu wapnia. Odbywa się to w celu oczyszczenia medium, takiego jak jezioro, z określonych związków.

Współstrącanie i źródło żelaza

Opiłki żelaza stanowią inne źródło żelaza niż jego sole, rdza, siarczki i inne minerały. Mają również tę zaletę, że mają większą powierzchnię, która jest proporcjonalna do jego reaktywności lub dodatku; ten ostatni proces można przeprowadzić, na przykład, przez współstrącanie żelaza.

Polimer może wykazywać ferromagnetyzm lub inną właściwość, jeśli uda mu się wprowadzić metaliczne żelazo do swojej struktury z opiłków. Jednak nanocząsteczki żelaza, wciąż tysiące razy mniejsze od opiłków, mogą z łatwością osiągnąć ten sam cel.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2019). Żelazne wypełnienia. Odzyskane z: en.wikipedia.org
2. Mirko Pafundi. (11 sierpnia 2016). Żelazne opiłki w wodzie. Supermagnete. Odzyskany z: supermagnete.de
3. Industrial Research Inc. (2016). Żelazne wypełnienia MSDS. Odzyskany z: iron-filing.com
4. Stan Wiktoria. (sf). Oddzielanie wypełnień żelaznych, soli i piasku. Odzyskane z: primaryconnections.org.au
5. Natarajan P, Gulliver J., Arnold B. (2016) .Iron Filings Application to Reduce Internal Phosphorus Loading in Lakes. Katedra Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geoinżynierii
6. University of Minnesota, Minneapolis.
7. AN Bezbaruah i in. (2009). Uwięzienie nanocząstek żelaza w kulkach alginianu wapnia do zastosowań związanych z rekultywacją wód gruntowych. Journal of Hazardous Materials 166. 1339-1343.