DZELZS (II) OKSĪDS: STRUKTŪRA, NOMENKLATŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Dzelzs oksīds (II) oksīds vai dzelzs, ir melns neorganisks ciets veidojas reakcijā ar skābekli (O ₂ ), ar dzelzi (Fe) uz +2 oksidācijas stāvoklī. To sauc arī par dzelzs monoksīdu. Tā ķīmiskā formula ir FeO.

Dabā tas ir atrodams kā minerālvīts, kas ir periklāzes grupas loceklis. Tas ir arī pazīstams kā wuestite, iosiderite vai iozite. Wustite ir necaurspīdīgs minerāls, no melnas līdz brūnai krāsai, lai arī atstarotā gaismā tas ir pelēks. Tam ir metāla spīdums.

Melnā oksīda vai dzelzs (II) oksīda pulveris. FK1954. Avots: Wikipedia Commons

Dzelzs (II) oksīdu var iegūt dzelzs (II) oksalāta termiskajā vakuuma sadalījumā, iegūstot piroforu melno pulveri. Šis pulveris samazina tā dalīšanās stāvokli un, karsējot līdz augstām temperatūrām, kļūst mazāk reaģējošs.

Dzelzs (II) oksīda kristālus var iegūt tikai līdzsvara apstākļos augstā temperatūrā, ātri atdzesējot sistēmu. Ja reakcija tiek veikta zemākā temperatūrā, FeO ir nestabils un kļūst par dzelzs (Fe) un Fe ₃ O ₄ oksīdu , jo lēna dzesēšana veicina disproporcijas.

Tā kā tas ir pirofors, tas ir materiāls, kas rada ugunsbīstamību. Turklāt tas ir bīstams, ja to ieelpo lielos daudzumos un ilgu laiku, jo tas var izraisīt plaušu slimības.

Dzelzs (II) oksīds tiek izmantots kā pigments keramikā, emaljās, brillēs un kosmētikā. Magnētisko īpašību dēļ to izmanto medicīnā. To lieto arī kā antioksidantu iesaiņotos pārtikas produktos, kā arī papildus izmanto reakcijas katalīzē un pesticīdu formulās.

Uzbūve

Dzelzs (II) oksīdam (FeO) teorētiski piemīt akmens sāls kubiskā struktūra, jo katrā šūnas vienībā ir 4 Fe ²⁺ joni un 4 O ² joni , bet Fe ²⁺ joni - oktaedriskajās vietās.

Tomēr realitāte ir tāda, ka tā ievērojami atšķiras no FeO ideālās akmeņsāls struktūras, jo tā ir sarežģīta kļūdaina izkārtojums.

Dažus Fe ²⁺ jonus aizstāj ar Fe ³⁺ joniem , tāpēc kristālu struktūrā vienmēr ir dzelzs deficīts. Šī iemesla dēļ tiek uzskatīts, ka tā ir cieta viela, kas nav stehiometriska. To vislabāk raksturojošā formula ir Fe _1-x O.

No otras puses, hidratēts dzelzs (II) oksīds (FeO.nH ₂ O) ir zaļa kristāliska cieta viela.

Nomenklatūra

Tam ir vairāki nosaukumi:

- dzelzs (II) oksīds.

- melnais oksīds.

- dzelzs monoksīds.

- Vustita.

- Vesteita.

- josiderīts.

- Iozita.

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Kristāliska cieta viela.

Mosa cietība

5–5,5.

Molekulārais svars

71,84 g / mol.

Kušanas punkts

1368 ° C.

Blīvums

5,7 g / cm ³

Šķīdība

Praktiski nešķīst ūdenī un sārmos. Ātri šķīst skābēs. Nešķīst spirtā.

Refrakcijas indekss

2.23.

Citas īpašības

- Viegli oksidējas gaisā. Noteiktos apstākļos tas spontāni aizdegas gaisā. Tieši tāpēc tiek teikts, ka tā ir piroforiska.

- Tā ir spēcīga bāze un ātri absorbē oglekļa dioksīdu.

- Dabīgais minerālūdens ir ļoti magnētisks. Tomēr zem -75 ºC FeO ir antiferromagnētisks.

- Vustīte uzvedas kā pusvadītājs.

- Magnētiskās un elektriskās vadītspējas īpašības, kā arī struktūra ir atkarīga no tā siltumvēstures un spiedieniem, kuriem tā ir pakļauta.

Riski

- Dzelzs (II) oksīda putekļu vai izgarojumu ieelpošana tiek uzskatīta par bīstamu, jo tas var izraisīt deguna un rīkles kairinājumu un ietekmēt plaušas.

- Augsts FeO putekļu iedarbības līmenis var izraisīt stāvokli, ko sauc par metāla izgarojumu drudzi - arodslimību slimību, kas izraisa gripai līdzīgus simptomus.

- Pastāvīgai augsta FeO līmeņa iedarbībai var būt nopietnākas sekas, tai skaitā slimība, kas pazīstama kā siderosis. Tas ir plaušu iekaisums, ko papildina simptomi, kas līdzīgi pneimonijai.

Lietojumprogrammas

Keramikā

FeO jau sen tiek izmantots kā pigments keramikas maisījumos.

Stikla ražošanā

Zaļās krāsas dēļ hidratētais dzelzs oksīds (FeO.nH ₂ O) ir izcils zaļā stikla ražošanā ar siltumu absorbējošām īpašībām. Šis stikla veids tiek izmantots ēkās, automašīnās, vīna pudelēs un citos nolūkos.

Zaļā stikla pudeles. Vinitagangurde. Avots: Wikipedia Commons

Tērauda rūpniecībā

FeO tiek izmantots kā izejviela tērauda ražošanā. Ir svarīgi uzsvērt, ka šajā pielietojumā ir jākontrolē FeO aktivitāte, jo, ja tas pārsniedz, tas var negatīvi ietekmēt procesu, īpaši tas var palielināt alumīnija oksidāciju. Lai no tā izvairītos, sārņu fāzei bieži pievieno alumīniju vai kalcija karbīdu.

Ķīmisko reakciju katalīzē

To izmanto kā katalizatoru daudzās rūpnieciskās un ķīmiskās darbībās. Katalizatoru preparātos izceļas tie, ko izmanto NH ₃ sintēzē un metanācijā.

Pesticīdos

To izmanto formulās kukaiņu kontrolei mājās.

Kosmētikas nozarē

To lieto tīrīšanas līdzekļos, reģenerātoros un personīgās higiēnas krēmos.

Kā krāsvielu vai pigmentu kosmētikā to izmanto, lai segtu nepilnības uz ādas virsmas. Tā kā tas nešķīst ūdenī, to lietojot, tas paliek kristālu vai daļiņu formā un ļauj to labāk pārklāt.

Būdams minerālu pigments, tas ir izturīgāks pret gaismu nekā organiskās krāsvielas. Minerālie pigmenti ir necaurspīdīgāki, bet mazāk spīdīgi. Hidratēts dzelzs (II) oksīds nodrošina izcilu stabilitāti un ir viens no kosmētikā visvairāk izmantotajiem minerālu pigmentiem.

Medicīnā

Šajā laukā plaši izmanto magnētiskās FeO nanodaļiņas. Piemēram, farmaceitisko mērķauditorijas atlase un tādas metodes kā šūnu šķirošana izmanto magnētisko daļiņu pievilcību lieliem magnētiskās plūsmas blīvumiem. Tas attiecas uz vēža ārstēšanu.

Pārtikas konservēšanā

FeO darbojas kā antioksidants pārtikas iepakojumā. To pievieno kā smalku pulveri maisiņā vai etiķetē, kas piestiprināta pie iepakojuma, atdalot no produkta. Tādā veidā tas tiek atbrīvots ar kontrolētu ātrumu.

Pateicoties tam, ka tas viegli reaģē ar skābekli, tas darbojas kā O ₂ uztveršanas līdzeklis , samazinot tā koncentrāciju iepakojumā, kur atrodas pārtika.

Tādējādi pārtikas oksidatīvā noārdīšanās tiek kavēta, palielinot tās ilgumu. Īpaši to izmanto gaļas konservēšanā.

Gaļas iepakojums lielveikalā. Lietotājs: Mattes. Avots: Wikipedia Commons

Citi lietojumi

Kosmētikas rūpniecībā izmanto FeO, lai emaljās izveidotu pigmentus.

Atsauces

1. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
2. S. Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Melnais oksīds. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. Deja, JC; Emeléus, HJ; Sers Ronalds Nīholms un Trotmans-Dikensons, AF (1973). Visaptveroša neorganiskā ķīmija. 3. sējums. Pergamon Press.
4. Kirk-Othmer (1994). Ķīmiskās tehnoloģijas enciklopēdija. 14. sējums. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
5. Sulainis, B .; Majors M .; Fitoussi, F .; Kapeljērs, R .; Dormoy, M. un Ginestar, J. (2007). Krāsvielu piedevas dekoratīvajā un citā kosmētikā. Analītiskās metodes. 141-152. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Heness, G. (2012). Metāla-polimēra nanokompozīti. Jaunumi polimēru nanokompozītos. Atgūts no vietnes sciencedirect.com
7. Dalla Rosa, Marco (2019). Iepakojuma ilgtspējība gaļas nozarē. Ilgtspējīgā gaļas ražošanā un pārstrādē. 9. nodaļa. Atgūts no sceincedirect.com.
8. Hadsona Mineraloģijas institūts (2019). Wüstite. Atgūts no mindat.org.
9. Hazen, Robert M. un Jeanloz, Raymond (1984). Wüstite (Fe _1-x O): pārskats par tā defektu struktūru un fizikālajām īpašībām. Ģeofizikas un kosmosa fizikas pārskati, 22. sējums, Nr.1, 37.-46. Lpp., 1984. gada februāris.