TLENEK ŻELAZA (II): BUDOWA, NAZEWNICTWO, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Tlenek żelaza (II), tlenek żelaza albo jest czarna nieorganicznych substancji stałych utworzony w reakcji z tlenem (O ₂ ) z żelazem (Fe) na +2 stopniu utlenienia. Nazywa się go również tlenkiem żelaza. Jego wzór chemiczny to FeO.

Występuje w naturze jako minerał wustyt, należący do grupy peryklaz. Znany jest również jako wuestite, iosiderite lub iozite. Wustyt jest nieprzezroczystym minerałem o kolorze od czarnego do brązowego, chociaż w świetle odbitym jest szary. Ma metaliczny połysk.

Tlenek żelaza lub proszek tlenku żelaza (II). FK1954. Źródło: Wikipedia Commons

Tlenek żelaza (II) można otrzymać przez termiczny próżniowy rozkład szczawianu żelaza (II), otrzymując piroforyczny czarny proszek. Proszek ten zmniejsza stopień podziału i staje się mniej reaktywny po podgrzaniu do wysokich temperatur.

Kryształy tlenku żelaza (II) można uzyskać tylko w warunkach równowagi w wysokiej temperaturze, szybko chłodząc system. Jeśli reakcja jest prowadzona w niższych temperaturach, FeO jest nietrwały i staje się tlenkiem żelaza (Fe) i Fe ₃ O ₄ , ponieważ powolne chłodzenie sprzyja dysproporcjonowaniu.

Ponieważ jest piroforyczny, jest to materiał stwarzający zagrożenie pożarowe. Ponadto jest niebezpieczny przy wdychaniu w dużych ilościach i przez długi czas, ponieważ może powodować choroby płuc.

Tlenek żelaza (II) jest stosowany jako pigment w ceramice, emalii, szkłach i kosmetykach. Ze względu na swoje właściwości magnetyczne jest stosowany w medycynie. Jest również stosowany jako przeciwutleniacz w pakowanej żywności, a dodatkowo jest stosowany w katalizie reakcji i formułach pestycydów.

Struktura

Tlenek żelaza (II) (FeO) teoretycznie ma strukturę sześcienną soli kamiennej, zawierającą 4 jony Fe ²⁺ i 4 O ² na każdą komórkę elementarną oraz jony Fe ²⁺ zajmujące miejsca oktaedryczne.

Jednak rzeczywistość jest taka, że ​​znacznie odbiega od idealnej struktury soli kamiennej FeO, ponieważ jest złożonym wadliwym układem.

Niektóre jony Fe ²⁺ są zastępowane jonami Fe ³⁺ , więc struktura krystaliczna jest zawsze uboga w żelazo. Z tego powodu mówi się, że jest niestechiometrycznym ciałem stałym. Formuła, która najlepiej to opisuje to Fe _1-x O.

Z drugiej strony uwodniony tlenek żelaza (II) (FeO.nH ₂ O) jest zieloną krystaliczną substancją stałą.

Nomenklatura

Ma kilka nazw:

- tlenek żelaza (II).

- Tlenek żelaza.

- tlenek żelaza.

- Wustita.

- Wuestita.

- Josyderyt.

- Iozita.

Nieruchomości

Stan fizyczny

Krystaliczne ciało stałe.

Twardość Mohsa

5-5.5.

Waga molekularna

71,84 g / mol.

Temperatura topnienia

1368 ° C.

Gęstość

5,7 g / cm ³

Rozpuszczalność

Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie i alkaliach. Szybko rozpuszczalny w kwasach. Nierozpuszczalny w alkoholu.

Współczynnik załamania światła

2.23.

Inne właściwości

- Łatwo utlenia się w powietrzu. W określonych warunkach zapala się samorzutnie w powietrzu. Dlatego mówi się, że jest piroforyczny.

- Jest mocną bazą i szybko absorbuje dwutlenek węgla.

- Naturalny minerał wustyt jest wysoce magnetyczny. Jednak poniżej -75 ° C FeO jest antyferromagnetyczny.

- Wustyt zachowuje się jak półprzewodnik.

- Właściwości przewodnictwa magnetycznego i elektrycznego, a także jego struktura zależą od jego historii termicznej i ciśnień, którym był poddany.

Ryzyka

- Wdychanie pyłu lub oparów tlenku żelaza (II) jest uważane za niebezpieczne, ponieważ może powodować podrażnienie nosa i gardła oraz może wpływać na płuca.

- Wysoki poziom narażenia na pył FeO może prowadzić do stanu zwanego gorączką metaliczną, chorobą związaną z narażeniem zawodowym, która powoduje objawy grypopodobne.

- Ciągłe narażenie na wysokie poziomy FeO może mieć poważniejsze skutki, w tym chorobę zwaną syderozą. Jest to zapalenie płuc, któremu towarzyszą objawy podobne do zapalenia płuc.

Aplikacje

W ceramice

FeO od dawna jest stosowany jako pigment w mieszankach ceramicznych.

W produkcji szkła

Ze względu na swój zielony kolor uwodniony tlenek żelaza (FeO.nH ₂ O) wyróżnia się w produkcji szkła zielonego o właściwościach pochłaniania ciepła. Ten rodzaj szkła jest używany w budynkach, samochodach, butelkach wina i innych zastosowaniach.

Zielone butelki szklane. Vinitagangurde. Źródło: Wikipedia Commons

W przemyśle stalowym

FeO jest stosowany jako surowiec do produkcji stali. Należy podkreślić, że w tym zastosowaniu należy kontrolować aktywność FeO, ponieważ jej nadmiar może negatywnie wpływać na przebieg procesu, a zwłaszcza może zwiększać utlenianie aluminium. Aby tego uniknąć, do fazy żużlowej często dodaje się glin lub węglik wapnia.

W katalizie reakcji chemicznych

Jest używany jako katalizator w wielu procesach przemysłowych i chemicznych. W preparatach katalizatorów wyróżniają się te stosowane w syntezie NH ₃ i metanizacji.

W pestycydach

Znajduje zastosowanie w preparatach do domowego zwalczania owadów.

W branży kosmetycznej

Jest stosowany w środkach czyszczących, regeneratorach i kremach do pielęgnacji ciała.

Jako barwnik lub pigment w kosmetykach służy do maskowania niedoskonałości na powierzchni skóry. Będąc nierozpuszczalnym w wodzie, po zastosowaniu pozostaje w postaci kryształów lub cząstek i umożliwia większe pokrycie.

Jako pigment mineralny jest bardziej odporny na światło niż barwniki organiczne. Pigmenty mineralne są bardziej nieprzejrzyste, ale mniej błyszczące. Uwodniony tlenek żelaza (II) zapewnia doskonałą stabilność i jest jednym z najczęściej stosowanych pigmentów mineralnych w makijażu.

W medycynie

W tej dziedzinie szeroko stosuje się magnetyczne nanocząsteczki FeO. Na przykład celowanie w leki farmaceutyczne i techniki, takie jak sortowanie komórek, wykorzystują przyciąganie cząstek magnetycznych do wysokich gęstości strumienia magnetycznego. Dotyczy to leczenia raka.

W konserwowaniu żywności

FeO działa jako przeciwutleniacz w opakowaniach do żywności. Dodawany jest w postaci drobnego proszku w torebce lub etykiecie przyklejonej do opakowania, oddzielonej od produktu. W ten sposób jest uwalniany w kontrolowanym tempie.

Ze względu na swoją właściwość łatwego reagowania z tlenem działa jako środek wychwytujący O ₂ , zmniejszając jego stężenie w opakowaniu, w którym znajduje się żywność.

W ten sposób utleniająca degradacja żywności jest opóźniona, co zwiększa jej czas trwania. Znajduje zastosowanie zwłaszcza w konserwowaniu mięs.

Pakowanie mięsa w supermarkecie. Użytkownik: Mattes. Źródło: Wikipedia Commons

Inne zastosowania

Przemysł kosmetyczny wykorzystuje FeO do tworzenia pigmentów w emalii.

Bibliografia

1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
2. S. National Library of Medicine. (2019). Tlenek żelaza. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Dance, JC; Emeléus, HJ; Sir Ronald Nyholm i Trotman-Dickenson, AF (1973). Kompleksowa chemia nieorganiczna. Tom 3. Pergamon Press.
4. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedia technologii chemicznej. Tom 14. Wydanie czwarte. John Wiley & Sons.
5. Valet, B.; Major M.; Fitoussi, F .; Capellier, R.; Dormoy, M. i Ginestar, J. (2007). Barwniki w kosmetykach dekoracyjnych i innych. Metody analityczne. 141-152. Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Heness, G. (2012). Nanokompozyty metalowo-polimerowe. Postępy w nanokompozytach polimerowych. Odzyskany z sciencedirect.com
7. Dalla Rosa Marco (2019). Zrównoważony rozwój opakowań w przemyśle mięsnym. W zrównoważonej produkcji i przetwarzaniu mięsa. Rozdział 9. Odzyskany z sceincedirect.com.
8. Hudson Institute of Mineralogy (2019). Wüstite. Odzyskany z mindat.org.
9. Hazen, Robert M. i Jeanloz, Raymond (1984). Wüstite (Fe _1-x O): przegląd struktury wady i właściwości fizycznych. Recenzje geofizyki i fizyki kosmosu, tom 22, nr 1, strony 37-46, luty 1984.