Wüstit - Wüstite

Wüstit
Genel
Kategori	Oksit mineralleri
Formül; (tekrar eden birim)	FeÖ
Strunz sınıflandırması	4.AB.25
Kristal sistemi	Kübik
Kristal sınıfı	Heksoktahedral (m3m) ; H – M sembolü: (4 / m 3 2 / m)
Kimlik
Renk	Grimsi beyazdan sarıya veya kahverengiye; ince kesitte renksiz
Kristal alışkanlığı	Piramit, prizmatik
Bölünme	{001} mükemmel
Kırık	Konkoidalden kabaya
Mohs ölçeği sertlik	5–5.5
Spesifik yer çekimi	5.88
Yoğunluk	5,7 g / cm3
Kırılma indisi	Sentetik kristallerde 1,735–2,32
Pleokroizm	Yok
Çözünürlük	Seyreltik içinde çözünür HCl
Diğer özellikler	Katı çözelti oluşturur periklaz

Wüstite'nin kristal yapısı

Wüstit (Fe Ö ) bir mineral şeklidir demir (II) oksit ile bulundu göktaşları ve yerli demir. Yansıyan yeşilimsi bir ton ile gri bir renge sahiptir. ışık. Wüstit, izometrik-altı yüzlü opaktan yarı saydam metalik taneciklere kristal sistemi. Bir Mohs sertliği 5 ila 5.5 ve a spesifik yer çekimi 5.88. Wüstite tipik bir örnek stokiyometrik olmayan bileşik.

Wüstite'nin adı Fritz Wüst (1860–1938), bir Alman metalurji uzmanı ve kurucu müdürü Kaiser-Wilhelm-Institut für Eisenforschung (şu anda Max Planck Institute for Iron Research GmbH ).^[1]

Almanya'daki tip lokalitesine ek olarak, Disko Adası Grönland; Jharia kömür sahası Carkhand, Hindistan ve dahil olduğu elmaslar birkaçında kimberlit borular. Derin denizden de bildirildi mangan yumruları.

Onun varlığı, azaltma çevre.

Wüstite redoks tampon

Wüstite, jeokimyada bir redoks tamponu Kayaların içindeki oksidasyon, bu noktada kayanın Fe³⁺,ve böylece hematit, yok.

Bir kayanın redoks durumu daha da küçüldükçe, manyetit wüstite dönüştürülür. Bu, Fe'nin dönüşümü ile gerçekleşir.³⁺ manyetit içindeki iyonları Fe²⁺ iyonlar. Örnek bir tepki aşağıda sunulmuştur:

{ displaystyle { ce {{ underet {manyetite} {FeO.Fe2O3}} + { underet {graphite / diamond} {C}} -> {3FeO} + { underet {carbon monoxide} {CO}} }}}

Manyetit formülü daha doğru olarak FeO · Fe olarak yazılmıştır.₂Ö₃ Fe'den daha₃Ö₄. Manyetit bir kısım FeO ve bir kısım Fe'dir₂Ö₃yerine kesin çözüm wüstit ve hematit. Manyetit, a redoks tamponu çünkü tüm Fe'ye kadar³⁺ manyetit Fe'ye dönüştürülür²⁺ oksit mineral topluluğu Demir Wüstit-manyetit olarak kalır ve ayrıca kayanın redoks durumu aynı seviyede kalır. oksijen kaçıklık. Bu, H'de arabelleğe almaya benzer⁺/ OH⁻ suyun asit-baz sistemi.

Bir kez Fe³⁺ tüketilir, daha sonra onu daha da azaltmak için oksijen sistemden uzaklaştırılmalıdır ve wüstit doğal demire dönüştürülür. Kayanın oksit mineral denge topluluğu wüstit-manyetit-demir olur.

Doğada, bir wüstit-manyetit bileşimi elde etmek için bile kimyasal olarak yeterince indirgenmiş olan tek doğal sistemler, karbonat bakımından zengin olanlar da dahil olmak üzere nadirdir. Skarns göktaşları fulguritler ve yıldırımdan etkilenen kaya ve belki de karbonun azaldığı manto, elmas veya grafit.

Silikat mineralleri üzerindeki etkiler

Fe oranı²⁺ Fe'ye³⁺ bir kayanın içinde, kayanın silikat mineral topluluğunu kısmen belirler. Belirli bir kimyasal bileşime sahip bir kayanın içinde demir, minerallere yığın kimyasal bileşime ve bu sıcaklık ve basınçta kararlı olan mineral fazlarına göre girer. Demir yalnızca aşağıdaki minerallere girebilir: piroksen ve olivin Fe olarak mevcutsa²⁺; Fe³⁺ kafesine giremez fayalit olivin ve dolayısıyla her iki Fe için³⁺ iyonlar, bir Fe²⁺ kullanılır ve bir molekül manyetit oluşturulur.

Kimyasal olarak indirgenmiş kayaçlarda, demirin olivine girme eğilimi nedeniyle manyetit bulunmayabilir ve wüstit ancak silika tarafından kullanılabilecek miktardan fazla demir varsa mevcut olabilir. Bu nedenle, wüstit yalnızca silika-doymamış bileşimlerde bulunabilir; bu bileşimlerde kimyasal olarak büyük ölçüde indirgenmiş ve hem tüm Fe'yi uzaklaştırma ihtiyacını karşılamaktadır.³⁺ ve demiri silikat minerallerinin dışında tutmak.

Doğada, potansiyel olarak karbonat kayaları karbonatit, kimberlitler karbonat içeren melilitik kayaçlar ve diğer nadir alkali kayaçlar bu kriterleri karşılayabilir. Ancak, doğadaki bu kayaların çoğunda wüstit rapor edilmemiştir, çünkü potansiyel olarak manyetiti wüstite yönlendirmek için gerekli olan redoks durumu çok nadirdir.

Azot fiksasyonundaki rolü

Dünya enerji bütçesinin yaklaşık% 2-3'ü, Haber Süreci wüstit türevli katalizörlere dayanan azot fiksasyonu için. Endüstriyel katalizör, genellikle yüksek saflıkta indirgeme ile elde edilen ince öğütülmüş demir tozundan elde edilir. manyetit (Fe₃Ö₄). Toz haline getirilmiş demir metal, belirli bir partikül boyutuna sahip manyetit veya wüstit verecek şekilde yakılır (oksitlenir). Manyetit (veya wüstit) parçacıkları daha sonra kısmen indirgenir, oksijen süreç içerisinde. Elde edilen katalizör parçacıkları, bir wüstit kabuğu içinde kaplanmış ve daha sonra bir demir metal dış kabuğu ile çevrelenmiş bir manyetit çekirdekten oluşur. Katalizör, indirgeme sırasında yığın hacminin çoğunu muhafaza eder, bu da oldukça gözenekli, yüksek yüzey alanlı bir malzeme ile sonuçlanır, bu da katalizör olarak etkinliğini arttırır.^[2]^[3]

Tarihsel kullanım

Vagn Fabritius Buchwald'a göre, wustite, tarih boyunca önemli bir bileşendi. Demir Çağı sürecini kolaylaştırmak için dövme kaynağı. Antik çağda, ne zaman demircilik bir odun kömürü kullanılarak yapıldı dövme, derin odun kömürü çeliğin veya demirin yerleştirildiği çukur, yüksek oranda indirgeyici, neredeyse oksijensiz bir ortam sağladı ve metal üzerinde ince bir wustit tabakası oluşturdu. Kaynak sıcaklığında, demir oksijenle oldukça reaktif hale gelir ve kıvılcım çıkarır ve kalın tabakalar oluşturur. cüruf havaya maruz kaldığında, bu da demir veya çeliğin kaynağını neredeyse imkansız hale getirir. Bu sorunu çözmek için, eski demirciler beyaz-sıcak metal üzerine küçük miktarlarda kum atarlardı. Kumdaki silikon daha sonra oluşturmak için wustite ile reaksiyona girer. fayalit kaynak sıcaklığının hemen altında eriyen. Bu etkili bir akı metali oksijenden koruyan ve oksitlerin ve safsızlıkların çıkarılmasına yardımcı olan, kolayca kaynaklanabilen saf bir yüzey bırakan. Kadimlerin bunun nasıl çalıştığına dair hiçbir bilgisi olmamasına rağmen, kaynak demir, dışarı çıkmasına katkıda bulundu Bronz Çağı ve modernin içine.^[4]

İlgili mineraller

Wüstite ile sağlam bir çözüm oluşturur periklaz (Mg O) ve magnezyum için demir ikameleri. Periklaz hidratlandığında oluşur brusit (Mg (OH )₂), ortak bir ürünü serpantinit metamorfik reaksiyonlar.

Wüstitlerin oksidasyonu, götit-limonit formlarıdır.

Çinko, alüminyum ve diğer geçiş metalleri wüstitte demirin yerini alabilir.

Wüstite içinde dolomit Skarns ile ilgili olabilir siderit (demir (II) karbonat), Wollastonite, enstatit, diyopsit ve manyezit.

Ayrıca bakınız

Referanslar

^ Schenck, Rudolf; Dingmann, Thomas (1927). "Gleichgewichtsuntersuchungen über die Reduktions-, Oxydations- und Kohlungsvorgänge beim Eisen III" [Demir III'deki indirgeme, oksidasyon ve karbonasyon süreçleri üzerine stokiyometrik çalışmalar]. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 166: 113–154. doi:10.1002 / zaac.19271660111.
^ Jozwiak, W. K .; Kaczmarek, E .; et al. (2007). "Hidrojen ve karbon monoksit atmosferlerinde demir oksitlerin indirgenme davranışı". Uygulamalı Kataliz A: Genel. 326: 17–27. doi:10.1016 / j.apcata.2007.03.021.
^ Appl, Max (2006). "Amonyak". Ullmann'ın Endüstriyel Kimya Ansiklopedisi. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a02_143.pub2.
^ Buchwald, Vagn Fabritius (2005). Antik Çağda Demir-Çelik. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. s. 65.

Mineral Veri Yay. PDF dosyası Erişim tarihi 5/3/2006
Euromin Erişim tarihi 5/5/2006
Mindat.org'da Wüstite Erişim tarihi 5/5/2006
Webmineral verileri Erişim tarihi 5/3/2006

[1] Schenck, Rudolf; Dingmann, Thomas (1927). "Gleichgewichtsuntersuchungen über die Reduktions-, Oxydations- und Kohlungsvorgänge beim Eisen III" [Demir III'deki indirgeme, oksidasyon ve karbonasyon süreçleri üzerine stokiyometrik çalışmalar]. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 166: 113–154. doi:10.1002 / zaac.19271660111.

[jozwiak-2] Jozwiak, W. K .; Kaczmarek, E .; et al. (2007). "Hidrojen ve karbon monoksit atmosferlerinde demir oksitlerin indirgenme davranışı". Uygulamalı Kataliz A: Genel. 326: 17–27. doi:10.1016 / j.apcata.2007.03.021.

[Appl-3] Appl, Max (2006). "Amonyak". Ullmann'ın Endüstriyel Kimya Ansiklopedisi. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a02_143.pub2.

[4] Buchwald, Vagn Fabritius (2005). Antik Çağda Demir-Çelik. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. s. 65.

[1]

[2]

[3]

[4]