اکسید آهن

در این مقاله از سایت پترو کیمیای آکام درباره اکسید آهن توضیح دادیم همراه ما باشید.

از هزاران سال پیش اکسید آهن در زندگی بشر تاثیر داشته است. اجداد ما با استفاده از اکسید آهن رنگ تولید می کردند و برای رنگ کاری از آن استفاده می کردند. مهم ترین کاربرد آن در زمینه های رنگسازی، کاشی کاری، جوهر چاپ است. اکسید آهن دارای انواع مختلفی است که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند و سه نوع اصلی آن پرکاربرد است.

اکسید آهن در مقیاس ذرات نانو در علم نانو فناوری با نام نانو ذرات اکسید آهن (Iron Oxide Nano Particle)، طیف وسیعی از کاربرد های صنعتی را تحت پوشش قرار داده اند. یکی از حوزه های بسیار پرکاربرد این نانو ذرات، دنیای پزشکی و بیولوژی است. با استفاده از خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد، تحولی شگرف در علم پزشکی ایجاد شده است.

اکسید آهن چیست؟

زنگ زدگی آهن را همه ما می دانیم، اما واکنش های شیمیایی در پشت زنگ زدگی به طرز شگفت آور پیچیده است! در اینجا ، ما صرفاً بر روی ترکیبات اصلی تشکیل شده بین آهن و اکسیژن تمرکز می کنیم. نمونه ای از قانون نسبت قطعی است، ایده ای که بسیار مهم برای شیمی است و امروزه تقریباً قابل قبول است.

اگر آهن و اکسیژن در دمای کافی زیاد در تماس باشند (و با اکسیژن فراوان در اطراف)، ترکیب خاکستری یا مایل به قرمز تشکیل می شود ، که اکسید آهن (III) با فرمول Fe2O3 است.

کاربرد اکسید آهن :

اکسید آهن مورد استفاده در محصولات آرایشی یک ترکیب معدنی است که از هر یک یا ترکیبی از اکسید های آهن تهیه شده مصنوعی تشکیل شده است که شامل اشکال آبرسان اکسید های آهن است. از اکسید آهن در فرمول طیف گسترده ای از انواع محصولات از جمله لوازم آرایش و مراقبت از پوست استفاده می شود.

اکسید آهن از اوایل دهه 1900 در رنگ آمیزی مواد آرایشی مورد استفاده قرار گرفته است و نه تنها برای مواد آرایشی ، بلکه هر محصول پوستی ، رنگ اکسید آهن مورد استفاده قرار می گیرد. اکسید آهن به سه گروه عمده رنگی طبقه بندی می شوند: اکسید آهن زرد (زرد) ، کلکوتار (قرمز)، اکسید آهن سیاه (سیاه). به گفته ChemistryQuestion.com این اکسیدهای آهن پودرهای ریز و کمی با بوی منحصر به فرد هستند. در کل 16 اکسید آهن وجود دارد و همه آنها ترکیبات آهن و اکسیژن هستند.

اکسید آهن رنگ و زیبایی را به مواد آرایشی و محصولات مراقبت شخصی منتقل می کنند. بسته به نوع اکسید آهن خاص یا مخلوط اکسید آهن مورد استفاده ، رنگ آن از نارنجی ، قرمز ، زرد تا سیاه متفاوت خواهد بود.

اکسیدهای آهن به طور طبیعی کانسارهای معدنی هستند. این ترکیبات به عنوان رنگدانه در کاربردهای مختلف استفاده می شوند. اکسید های آهن مورد استفاده در محصولات آرایشی و بهداشتی و مصنوعی هستند. از آنجا که برخی از مواد اولیه برای تولید اکسید آهن مصنوعی ممکن است از روی زمین بیایند ممکن است مقدار کمی از فلزات سنگین موجود باشد. سطح فلزات سنگین در اکسید های آهن توسط FDA تنظیم می شود ، و مقادیر اندکی که ممکن است در نهایت در محصولات آرایشی و بهداشتی یا مراقبت شخصی باشد ، خطری برای سلامتی انسان محسوب نمی کند.

اکسید آهن به عنوان رنگدانه در کاربرد های مختلف استفاده می شوند. اکسید آهن مورد استفاده در محصولات آرایشی ، بهداشتی و مصنوعی هستند. از آنجا که برخی از مواد اولیه برای تولید اکسید آهن مصنوعی است، ممکن است مقدار کمی از فلزات سنگین در آن ها موجود باشد. سطح فلزات سنگین در اکسید آهن توسط FDA تنظیم می شود و خطری برای سلامتی انسان ایجاد نمی کند. اکسیدهای آهن به دلیل داشتن اجزای طبیعی آنها و بخشی دیگر به دلیل آیین نامه های ذکر شده در مواد تشکیل دهنده مواد آرایشی و بهداشتی به عنوان ماده ای مطمئن در نظر گرفته می شوند. آنها غیر سمی و تحریک کننده نیستند ، و هیچ مطالعه ای صورت نگرفته است که نشان دهنده آلرژی یا تحریک کننده آن ها باشد.

فلزات آهن و برخی از اکسید آهن مغناطیسی هستند، در گذشته آن ها به همین دلیل مورد استفاده قرار می گرفتند. اکسید آهن در نوار های صوتی برای ذخیره ضبط صدا استفاده می شدند، امروز آن ها فقط بر روی طاقچه قرار دارند.

بعداً ، چنین ترکیبات آهنی روی دیسک های (فلاپی) نیز مورد استفاده قرار گرفت تا اینکه ، به نوبه خود ، تقریباً به طور کامل با سی دی ، دی وی دی جایگزین شدند. با این حال ، رسانه ضبط مغناطیسی هنوز در هارد دیسک های رایانه ها استفاده می شود. با افزایش ظهور رایانه های شخصی به عنوان رایانه های خانگی و سرورهای رسانه ای ، که ظرفیت ذخیره سازی آنها توسط هارد دیسک ها فراهم شده است ، می توان از تجدید چاپ ضبط مغناطیسی برای مجموعه موسیقی شخصی صحبت کرد.

آنها برای انسان حیاتی هستند و در اکثر فعالیتهای زمین شناسی و بیولوژیکی مفید هستند. علاوه بر این ، آنها به عنوان رنگدانه ها و کاتالیزور در صنایع و هموگلوبین در گردش خون مفید هستند.

کاربرد اکسید آهن در دنیای صنعت

اکسید آهن یک نوع ماده ی شیمیایی است که در صنعت جایگاه خود را پیدا کرده و در زمینه های مختلف استفاده می شود. این ماده ی شیمیایی از ترکیب اکسیژن و آهن تشکیل شده است. انواع مختلفی از اکسید آهن در صنعت وجود دارد که می توان گفت 16 نوع آن تا به حال یافت شده است. اما سه نوع از آن در زمینه های مختلف توسط صنعتگران بیشتر استفاده می شود. اکسید آهن اغلب در صنایع رنگسازی، صنایع کاشی کاری، جوهر چاپ، پلاستیک و پلیمر، تهیه ی شیشه های رنگی، صنایع آرایشی و دیگر موارد که در صنعت، کاربرد های بسیاری داشته است.

پیشنهاد مطالعه : اکسید آهن قرمز

انواع اکسید آهن در صنایع شیمیایی

اکسید آهن را اگر در صنایع بررسی کنیم در می یابیم که به دو نوع معدنی و سنتزی تقسیم شده است. براساس اطلاعات موجود از یافته های محققین نوع معدنی شامل هماتیت، مگنتیت و وستیت است. اکثرا در معادن های کشور ما این نوع از اکسید آهن ها برای استخراج آهن ها و همچنین فولاد ها استفاده میکنند. جزیره ی هرمز پذیرای معادنی است که در آن نوع خالص هماتیت یافت می شود که برای ساخت لوازم آرایشی و رنگسازی بسیار کاربرد دارد.

اکسید آهن سنتزی در واقع رنگدانه ی آهن می باشد. به دلیل اینکه رنگ هایشان ثابت است و قدرت بالایی دارند و همچنین رنگ خالصی که دارند استفاده ی زیادی دارند. رنگدانه های اکسید آهن پوشش دهی بسیار قوی دارند و در مقابل نور و دیگر مواد قلیایی استحکام خوبی دارند.

هماتیت یکی از انواع اصلی اکسید آهن

این نوع از اکسید آهن با فرمول شیمیایی Fe2O3 معرفی می شود. این نوع از اکسید آهن در آزمایشگاه ها به رنگ سیاه استفاده می شوند. بیشترین مصرف را برای استخراج آهن دارد. رنگ هماتیت متغیر است. رنگ خاکستری می تواند و زیبای آن می تواند تبدیل به رنگ قرمز دلنشین شود. این رنگ های بسیار جذاب و چشمگیر هستند. از رنگ قرمز آن در صنعت به عنوان رنگ مایه استفاده می کنند. می تواند در همه ی جای دنیا وجود داشته باشد.

سنگ هماتیت به طرز عجیبی زیباست و درخشندگی فوق العاده ای دارد. اگر این نوع سنگ را برش ندهند مات و کدر به نظر می رسد ولی اگر جلا داده بشود بسیار براق و درخشان خواهد بود و جلوه ی زیبایی خواهد داشت. درست است که هماتیت شباهت زیادی به سنگهای قیمتی دارند ولی در واقع هیچ ربطی به آنها ندارند و نباید با سنگ های قیمتی اشتباه گرفته شود. هماتیت خالص دارای حدود 70 درصد آهن و 30 درصد اکسیژن است.

هماتیت مهم ترین سنگ آهن جهان است. هرچند که مگنتیت حاوی درصد بیشتری از آهن است اما هماتیت در بسیاری از مناطق جهان می توان آن را به دست آورد. چین، استرلیا، برزیل و دیگر کشورهای بزرگ تولید کنندگان هماتیت هستند.

نقش مگنتیت از انواع اصلی اکسید آهن در صنعت

ساختار مگنتیت بر میگردد به سال 1915 که در آن زمان جزو اولین کانی هایی بود که مورد بررسی قرار گرفت. با فرمول شیمیایی Fe3O4 معرفی می شود. به دلیل اینکه خاصیت مغناطیسی بالایی دارد اکثرا بیشتر از نوع های دیگر اکسید آهن استفاده می شود. رنگ مگنتیت قابل تغییر است و می تواند از خاکستری تیره تغییر داده شود به درجه ی سیاه برسد. برای اینکه این نوع از اکسید آهن در محیط تشکیل بشود نیازمند این است که محیط احیا کننده برای این نوع فراهم بشود. در محیط احیا کننده با هماتیت قابل مقایسه نیست و قوی تر از آن عمل می کند.

در مورد سنگ معدن مگنتیت می توان گفته که حدود 50 الی 72 درصد آهن خالص است. با پیشرفت علم گام های بزرگی در جهت تولید و اصلاح مگنتیت برداشته شده است. به خاطر ویژگی های بارزی که این نوع اکسید آهن دارد در طراحی کاتالیزور بسیار خوب عمل می کند و برای حذف آلاینده ها از آب استفاده می شود.

برای شناخت سنگ مگنتیت کافی است با داشتن آهنربا آن را جستجو کرد. چون این نوع سنگ به علت ویژگی خاصی که دارد جذب آهنربا می شود. مگنتیت معمولی جذب اهنربا می شود ولی برخی دیگر به خاطر فراوانی خاصیت مغناطیسی قطعات کوچک آهن را می توانند جذب کنند.

وستیت یکی از انواع اصلی اکسید آهن

همانطور که گفته شد اکسید آهن دارای 16 نوع می باشد که سه نوع آن بیشترین کاربرد را دارد. وستیت نیز یکی از انواع اصلی اکسید آهن است که در طبیعت وجود ندارد و نمی توان آن را در طبیعت پیدا کرد. در واقع این نوع اکسید آهن برای احیای آهن تشکیل می شود. بر خلاف دو نوع دیگر مقدار اکسیژن در وستیت خیلی زیادتر است. اگر شبکه ی مکعبی وستیت را به دقت نگاه کنیم در می یابیم که آهن در شبکه های آن به خوبی ایفای نقش نکرده و ناقص است و جاهای خالی از آهن دیده می شود.

برای اینکه این مشکل شبکه حل بشود به ازای آهن دو ظرفیتی که جایش خالی است دو یون آهن سه ظرفیتی در شبکه اضافه بشود. فرمول شیمیایی وستات به صورت Fe1-xO معرفی می شود. X موجود در این فرمول براساس درجه ی حرارت تغییر می کند. این تغییر بین 0.175 تا 0.05 صورت می گیرد. اگر درجه ی حرارت افزایش پیدا کند x دچار تغییرات می شود و تعداد جاهای خالی در شبکه افزایش پیدا می کند. در این صورت که بر روی مقدار اکسیژن و یون های سه ظرفیتی تاثیر می گذارد و آن ها افزایش پیدا می کنند.

فرمول شیمیایی وستات FeO هست اما با توجه به شرایط این فرمول تغییر می کند. چون با افزایش یا کاهش درجه ی حرارت میزان اکسیژن و یون ها نیز دستخوش تغییرات قرا می گیرند.