درباره اکسید آهن و کاربردهای آن

اکسید آهن چیست؟

اکسید آهن ترکیبی شیمیایی است که از آهن و اکسیژن تشکیل شده ‌است. روی‌هم ‌رفته حدود ۱۶ نوع اکسید آهن و اکسی‌هیدروکسید وجود دارد.

فرمول شیمیایی اکسید آهن Fe2O3 است که به صورت پودر قرمز رنگ یا به صورت بلورهای قرمز رنگ یافت می‌شود.

این اکسید در بسیاری از فرایندهای طبیعیِ بیولوژیکی و ژئولوژیکی نقش مهمی را ایفا می‌کند و توسط انسان به صورت گسترده‌ای به عنوان سنگ آهن، رنگدانه، کاتالیزور در ترمیت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اکسید آهن، علاوه بر استفاده‌های خود در صنایع فلزی و ساختمانی، در تولید رنگ، اصلاح خاک و همچنین در صنایع غذایی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در بسیاری از محصولات غذایی از جمله غذاهای آردی و پروتئینی، اکسید آهن به عنوان یک عامل رنگ دهنده در نقش آهن موجود است.

خصوصیات اکسید آهن

فرمول مولکولی :  FeO

جرم مولی :          ۷۱٫۸۴۴ g/mol

شکل ظاهری :      black crystals

چگالی :  ۵٫۷۴۵ g/cm3

دمای ذوب :         ۱٬۳۷۷ درجه سلسیوس (۲٬۵۱۱ درجه فارنهایت; ۱٬۶۵۰ کلوین)

دمای جوش : ‎۳۴۱۴ °C, 3687 K, 6177 °F

انحلال‌پذیری در آب :          Insoluble

اکسیدها

اکسید آهن(II)، (FeO)

اکسید آهن(II،III)، مگنتیت (Fe۳O۴)

اکسید آهن(III) (Fe۲O۳)

اکسید آهن(III)، هماتیت (α-Fe۲O۳)

اکسید آهن(III)، (β-Fe۲O۳)

اکسید آهن(III)، (γ-Fe۲O۳)

اکسید آهن(III)، (ε-Fe۲O۳)

هیدروکسیدها

هیدروکسید آهن(II) (Fe(OH)۲)

آهن(III) اکسید-هیدروکسید (Fe(OH)۳)

روش تولید اکسید آهن از طریق رسوب دهی سولفات آهن

در این روش سولفات آهن با pH کمتر از ۳ در آب حل می شود و به محلول حاصل سدیم هیدروکسید اضافه کرده و هوادهی انجام می شود. با افزایش تدریجی pH تا ۷، هیدروکسید آهن زرد رنگ تشکیل می شود.

محلول حاصل فیلتر شده و کیک فیلتر که شامل هیدروکسید آهن است از محلول جدا می شود و جهت خشک و آسیاب شدن به گرمخانه منتقل می شود.

هیدروکسید آهن بلافاصله در مواجهه با هوای محیط به حالت پایدار اکسید آهن زرد تبدیل می شود. محصول حاصل شده در صورت افزایش دما به تدریج به رنگ های نارنجی، قرمز، قهوه ای و سیاه تبدیل می شود.

اکسید آهن (III)

اکسید آهن (III) (به انگلیسی: Iron(III) oxide) با فرمول شیمیایی آهن۲اکسیژن۳ یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۵۱۸۶۹۶ است. که جرم مولی آن ۱۵۹٫۶۹ g/mol می‌باشد. شکل ظاهری این ترکیب، جامد قهوه‌ای-قرمز است.

خصوصیات :

فرمول مولکولی :  آهن۲اکسیژن۳

جرم مولی :          ۱۵۹٫۶۹ g/mol

شکل ظاهری :      red-brown solid

بوی :     odorless

چگالی   :             ۵٫۲۴۲ g/cm3 solid

دمای ذوب :         ۱۵۶۶ °C (1838 K) decomp.

انحلال‌پذیری در آب :          insoluble

اکسید آهن(II,III) :

اکسید آهن(II,III) (به انگلیسی: Iron(II,III) oxide) یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب‌کم ۱۶۲۱۱۹۷۸ و جرم مولی ۲۳۱٫۵۳۳ g/mol بوده و شکل ظاهری این ترکیب، پودری سیاه رنگ است. فرمول کلی این ترکیب Fe3O4 است. دو ترکیب دیگر، یکی اکسید آهن دو ظرفیتی(FeO)، ترکیبی کمیاب بوده و دیگری اکسید آهن سه ظرفیتی با فرمول (Fe2O3) در شیمی به نام مگنتیت معروف است و در متنهای کهن فارسی به نام شادنه آمده است.

خصوصیات :

فرمول مولکولی :   Fe3O4

جرم مولی :          ۲۳۱٫۵۳۳ g/mol

شکل ظاهری :      black powder

چگالی :  ۵٫۱۷ g/cm3

دمای ذوب :         ۱۵۹۷ °C

ضریب شکست nD            ۲٫۴۲