เหล็ก (II) ออกไซด์: โครงสร้างระบบการตั้งชื่อคุณสมบัติการใช้งาน - เคมี - 2025

เหล็กออกไซด์ (II)ออกไซด์หรือเหล็กเป็นสีดำนินทรีย์ที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของออกซิเจน (O ₂ ) ที่มีธาตุเหล็ก (Fe) การรัฐ 2 ออกซิเดชัน เรียกอีกอย่างว่าเหล็กมอนอกไซด์ สูตรทางเคมีคือ FeO

พบในธรรมชาติเช่นเดียวกับแร่ wustite ซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่ม periclase เรียกอีกอย่างว่า wuestite, iosiderite หรือ iozite Wustite เป็นแร่ทึบแสงมีสีดำถึงน้ำตาลแม้ว่าภายใต้แสงสะท้อนจะเป็นสีเทา มีความแวววาวเป็นโลหะ

ผงเหล็กออกไซด์หรือเหล็ก (II) FK1954 ที่มา: Wikipedia Commons

เหล็ก (II) ออกไซด์สามารถหาได้จากการสลายตัวด้วยสุญญากาศด้วยความร้อนของเหล็ก (II) ออกซาเลตโดยได้รับผงสีดำไพโรฟอริก ผงนี้จะลดสถานะการแบ่งตัวและมีปฏิกิริยาน้อยลงเมื่อได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิสูง

ผลึกออกไซด์ของเหล็ก (II) สามารถรับได้ภายใต้สภาวะสมดุลที่อุณหภูมิสูงเท่านั้นทำให้ระบบเย็นลงอย่างรวดเร็ว หากทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำกว่า FeO จะไม่เสถียรและกลายเป็นเหล็ก (Fe) และออกไซด์ Fe ₃ O ₄เนื่องจากการทำความเย็นช้าจะไม่ได้สัดส่วน

เนื่องจากเป็นสารไพโรฟอริกจึงเป็นวัสดุที่เสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ นอกจากนี้ยังเป็นอันตรายหากสูดดมเข้าไปในปริมาณมากและเป็นเวลานานเนื่องจากอาจทำให้เกิดโรคปอดได้

เหล็ก (II) ออกไซด์ใช้เป็นเม็ดสีในเซรามิกเคลือบแก้วและเครื่องสำอาง สำหรับคุณสมบัติทางแม่เหล็กนั้นใช้ในทางการแพทย์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารบรรจุหีบห่อและนอกจากนี้ยังใช้ในการเร่งปฏิกิริยาและในสูตรยาฆ่าแมลง

โครงสร้าง

เหล็ก (II) ออกไซด์ (FeO) ในทางทฤษฎีมีโครงสร้างลูกบาศก์ของเกลือสินเธาว์โดยมีไอออน4 Fe ²⁺และ 4 O ^2-ไอออนสำหรับเซลล์แต่ละหน่วยและไอออน Fe ^{2+ ที่}ครอบครองพื้นที่ฐานแปดด้าน

อย่างไรก็ตามความจริงก็คือมันเบี่ยงเบนไปจากโครงสร้างเกลือสินเธาว์ในอุดมคติของ FeO อย่างมากเนื่องจากเป็นการจัดเรียงที่ผิดพลาดที่ซับซ้อน

ไอออน Fe ²⁺บางส่วนถูกแทนที่ด้วยไอออน Fe ³⁺ดังนั้นโครงสร้างผลึกจึงขาดธาตุเหล็กเสมอ ด้วยเหตุนี้จึงกล่าวได้ว่าเป็นของแข็งที่ไม่ใช่สโตอิชิโอเมตริก สูตรที่อธิบายได้ดีที่สุดคือ Fe _1-x O

ในทางกลับกันเหล็กไฮเดรต (II) ออกไซด์ (FeO.nH ₂ O) เป็นของแข็งผลึกสีเขียว

ศัพท์เฉพาะ

มีหลายชื่อ:

- เหล็ก (II) ออกไซด์

- เฟอร์รัสออกไซด์

- เหล็กมอนอกไซด์

- วุฒิตะ.

- Wuestita

- ไอโอซิเดอไรต์

- อิโอซิตะ

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ผลึกแข็ง

ความแข็ง Mohs

5-5.5.

น้ำหนักโมเลกุล

71.84 ก. / โมล.

จุดหลอมเหลว

1368 องศาเซลเซียส

ความหนาแน่น

5.7 ก. / ซม. ³

การละลาย

ไม่ละลายในน้ำและด่าง ละลายได้อย่างรวดเร็วในกรด ไม่ละลายในแอลกอฮอล์

ดัชนีหักเห

2.23.

คุณสมบัติอื่น ๆ

- ออกซิไดซ์ในอากาศได้ง่าย ภายใต้เงื่อนไขบางประการมันจะติดไฟได้เองในอากาศ นั่นคือเหตุผลที่กล่าวว่าไพโรฟอริก

- เป็นฐานที่แข็งแรงและดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างรวดเร็ว

- แร่ wustite จากธรรมชาติมีแม่เหล็กสูง อย่างไรก็ตามต่ำกว่า -75 ºC FeO เป็นสารป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า

- Wustite มีพฤติกรรมเหมือนสารกึ่งตัวนำ

- คุณสมบัติการนำแม่เหล็กและการนำไฟฟ้าตลอดจนโครงสร้างขึ้นอยู่กับประวัติความร้อนและแรงกดดันที่ได้รับ

ความเสี่ยง

- การสูดดมฝุ่นหรือควันเหล็ก (II) ออกไซด์ถือเป็นอันตรายเนื่องจากอาจทำให้จมูกและคอระคายเคืองและอาจส่งผลต่อปอดได้

- การสัมผัสฝุ่น FeO ในระดับสูงอาจทำให้เกิดภาวะที่เรียกว่าไข้ละอองโลหะซึ่งเป็นโรคจากการสัมผัสจากการทำงานที่ทำให้เกิดอาการคล้ายไข้หวัดใหญ่

- การได้รับ FeO ในระดับสูงอย่างต่อเนื่องอาจส่งผลร้ายแรงกว่ารวมถึงโรคที่เรียกว่า siderosis นี่คืออาการอักเสบของปอดที่มาพร้อมกับอาการคล้ายกับโรคปอดบวม

การประยุกต์ใช้งาน

ในเครื่องปั้นดินเผา

FeO ถูกใช้เป็นเม็ดสีในส่วนผสมเซรามิกมานานแล้ว

ในการผลิตแก้ว

เนื่องจากมีสีเขียวเฟอร์รัสออกไซด์ที่ให้ความชุ่มชื้น (FeO.nH ₂ O) จึงมีความสามารถในการผลิตแก้วสีเขียวที่มีคุณสมบัติดูดซับความร้อน แก้วชนิดนี้ใช้ในอาคารรถยนต์ขวดไวน์และงานอื่น ๆ

ขวดแก้วสีเขียว Vinitagangurde. ที่มา: Wikipedia Commons

ในอุตสาหกรรมเหล็ก

FeO ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็ก สิ่งสำคัญคือต้องขีดเส้นใต้ว่าในแอปพลิเคชันนี้ต้องควบคุมกิจกรรมของ FeO เนื่องจากหากมีมากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อกระบวนการโดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถเพิ่มการเกิดออกซิเดชันของอลูมิเนียม เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้มักมีการเติมอลูมิเนียมหรือแคลเซียมคาร์ไบด์ลงในขั้นตอนของตะกรัน

ในการเร่งปฏิกิริยาทางเคมี

ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรมและเคมีจำนวนมาก ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาสารที่ใช้ในการสังเคราะห์ NH ₃และเมธาเนชันจะโดดเด่น

ในสารกำจัดศัตรูพืช

ใช้ในสูตรสำหรับควบคุมแมลงในบ้าน

ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง

ใช้ในน้ำยาทำความสะอาดรีเจนเนอเรเตอร์และครีมดูแลส่วนบุคคล

ในฐานะที่เป็นสารแต่งสีหรือเม็ดสีในเครื่องสำอางใช้เพื่อปกปิดความไม่สมบูรณ์บนพื้นผิวของผิวหนัง เนื่องจากไม่ละลายในน้ำเมื่อใช้จึงยังคงอยู่ในรูปของผลึกหรืออนุภาคและช่วยให้เคลือบได้มากขึ้น

เนื่องจากเป็นเม็ดสีแร่จึงทนต่อแสงได้ดีกว่าสารให้สีอินทรีย์ เม็ดสีมิเนอรัลมีความทึบแสงมากกว่า แต่มีความมันวาวน้อยกว่า เหล็กไฮเดรต (II) ออกไซด์ให้ความคงตัวที่ดีเยี่ยมและเป็นหนึ่งในเม็ดสีแร่ที่ใช้มากที่สุดในการแต่งหน้า

ในทางการแพทย์

อนุภาคนาโนแม่เหล็ก FeO ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขานี้ ตัวอย่างเช่นการกำหนดเป้าหมายยาและเทคนิคทางเภสัชกรรมเช่นการจัดเรียงเซลล์จะใช้ประโยชน์จากแรงดึงดูดของอนุภาคแม่เหล็กต่อความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กสูง สิ่งนี้ใช้กับการรักษามะเร็ง

ในการถนอมอาหาร

FeO ทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระในบรรจุภัณฑ์อาหาร เพิ่มเป็นผงละเอียดในถุงหรือฉลากที่ติดกับบรรจุภัณฑ์แยกออกจากผลิตภัณฑ์ ด้วยวิธีนี้จะถูกปล่อยออกมาในอัตราที่ควบคุมได้

เนื่องจากคุณสมบัติในการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่ายจึงทำหน้าที่เป็นตัวจับ O ₂ลดความเข้มข้นภายในบรรจุภัณฑ์ที่มีอาหารอยู่

ดังนั้นการย่อยสลายออกซิเดชั่นของอาหารจึงล่าช้าทำให้ระยะเวลาเพิ่มขึ้น ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเก็บรักษาเนื้อสัตว์

บรรจุภัณฑ์เนื้อสัตว์ในซูเปอร์มาร์เก็ต ผู้ใช้: Mattes ที่มา: Wikipedia Commons

การใช้งานอื่น ๆ

อุตสาหกรรมเครื่องสำอางใช้ FeO เพื่อสร้างเม็ดสีในเคลือบฟัน

อ้างอิง

1. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
2. S. หอสมุดแห่งชาติแพทยศาสตร์. (2019) เฟอร์รัสออกไซด์ กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
3. เต้นรำ JC; Emeléus, HJ; Sir Ronald Nyholm และ Trotman-Dickenson, AF (1973) เคมีอนินทรีย์ที่ครอบคลุม เล่มที่ 3. Pergamon Press.
4. เคิร์ก - โอ ธ เมอร์ (1994). สารานุกรมเทคโนโลยีเคมี. เล่มที่ 14. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
5. พนักงานขับรถ, B .; พันตรีม.; Fitoussi, F .; คาเปลลิเยร์, R .; Dormoy, M. และ Ginestar, J. (2007). สารแต่งสีในเครื่องสำอางตกแต่งและอื่น ๆ วิธีการวิเคราะห์ 141-152 กู้คืนจาก sciencedirect.com.
6. เฮเนส, G. (2012). นาโนคอมโพสิตโลหะ - พอลิเมอร์ ความก้าวหน้าในพอลิเมอร์นาโนคอมโพสิต กู้คืนจาก sciencedirect.com
7. Dalla Rosa, Marco (2019) ความยั่งยืนของบรรจุภัณฑ์ในอุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ ในการผลิตและแปรรูปเนื้อสัตว์อย่างยั่งยืน บทที่ 9. กู้คืนจาก sceincedirect.com.
8. Hudson Institute of Mineralogy (2019). Wüstite กู้คืนจาก mindat.org.
9. Hazen, Robert M. และ Jeanloz, Raymond (1984) Wüstite (Fe _1-x O): การทบทวนโครงสร้างข้อบกพร่องและคุณสมบัติทางกายภาพ บทวิจารณ์ของธรณีฟิสิกส์และฟิสิกส์อวกาศเล่ม 22, 1, หน้า 37-46, กุมภาพันธ์ 2527