برادة الحديد: الخصائص ، طريقة صنعها ، السمية ، الاستخدامات - كيمياء - 2025

و برادة الحديد هو مادة تتكون من جزيئات صغيرة من الحديد المعدني. الجسيمات صغيرة بما يكفي لتبدو مثل الرمال السوداء ، والتي تظهر خصائص مثيرة للاهتمام للغاية استجابة لتفاعلها مع المجال المغناطيسي.

أيضًا ، غالبًا ما يتم خلط هذا الرمل أو الحشوة مع مواد أخرى لإنشاء ما يسمى بالسائل المغناطيسية الحديدية. هذا يتصرف كما لو كان نيص أو قنفذ أسود ؛ أو ، من ناحية أخرى ، إذا كانت مغطاة ببوليمر ، فإنها تعطي الانطباع بأن الكتلة المتكونة تأخذ حياة خاصة بها تحت محفزات المغناطيس.

برادة حديد على مغناطيس. المصدر: Aney via Commons Wikimedia.

تُظهر الصورة أعلاه منتجًا تكتليًا للجاذبية التي تشعر بها برادة الحديد تجاه المغناطيس. وقد خدمته هذه الخاصية لاستخدامها منذ زمن سحيق في الأكاديمية باعتبارها بيانًا للمغناطيسية ؛ إما في المدرسة الابتدائية وفي الكلية.

يجب معالجة الملفات الحديدية أو اعتبارها طريقة مادية أخرى لترتيب المعدن. لذلك ، يمكنك أن تتوقع أن تدور تطبيقاتك حول جزيئات صغيرة ، مثل الملوثات ، في مساحات صغيرة أو أسطح كبيرة.

خواص برادة الحديد

خصائص برادة الحديد ، القادمة من قطع أكبر من الحديد ، هي بالضبط نفس خصائص المعدن. بعض هذه الخصائص كالتالي:

- مادة صلبة مغناطيسية مع لمعان معدني ورمادي.

- غير قابل للذوبان في الماء ومذيبات عضوية لا تسبب حموضة.

- حساس للأكسدة إذا تعرض لفترة طويلة للهواء والماء.

- بسبب مساحة سطحه الكبيرة ، يمكن أن تشتعل فيه النيران بسهولة إذا لامست درجات حرارة عالية.

- درجة انصهارها وغليانها هي 1535 و 3000 درجة مئوية على التوالي.

- كثافة هذه الحشوات 7.86 جم / مل.

- على الرغم من أنها ليست خاصية فيزيائية ، إلا أن حجم جسيماتها يختلف باختلاف الطريقة التي يتم إنتاجها بها وكيفية معالجتها.

كيف يتم صنعهم؟

لعمل أو إنشاء برادة حديدية ، اتبع سلسلة من الخطوات البسيطة نسبيًا.

يقطع

يبدأ بقطعة من الحديد يتم الحصول منها على جزيئاتها. إذا كانت القطعة المذكورة أنبوبي ، يتم استخدام قاطع الطحن ؛ وإذا كان مسطحًا ، فإنه نصف قطري لرمل السطح ، مثل لوح من الخشب ينبعث منه نشارة الخشب.

غربلة

يمكن أن تكون الجسيمات التي يتم الحصول عليها بأي من التقنيات أو الأدوات المستخدمة في تقطيع المعادن ذات أحجام مختلفة جدًا. من المرغوب فيه أن تحتوي البرادة على أصغر الجسيمات فقط ؛ لذلك ، يتم غربلتها لفصل المسحوق عن القطع الكبيرة أو البلورات.

كلما كان المنخل أكثر دقة ، كلما كانت الجسيمات أصغر حجما وكانت البرادة أدق. ومع ذلك ، لأغراض التعلم ، فإن مصفاة المطبخ النموذجية كافية.

مغسول

أخيرًا ، يتم غسل برادة الحديد.

تتمثل إحدى الطرق في غمرها في الماء ، ووضع مغناطيس في قاع الحاوية لفصل الشوائب عن الحشوات بحيث تظل الأولى معلقة ؛ وبالتالي ، صب مع بقية الماء. يتم تكرار هذا الإجراء عدة مرات حتى يتم اعتبار البرادة باللون الرمادي بدرجة كافية.

عيب الطريقة السابقة هو أن الماء يفضل أكسدة البرادة في الصدأ.

طريقة أخرى ، على عكس الأولى ، تستخدم الزيوت المعدنية أو الجلسرين. يساعد الزيت على إزالة الصدأ أو الصدأ من البرادة عن طريق التحريض الميكانيكي. يُسمح للتعليق بالوقوف بحيث تستقر البرادة في القاع. بمجرد الانتهاء من ذلك ، يتم صب الزيت المتسخ ويتكرر الإجراء عدة مرات حتى تصبح البرادة نظيفة.

ميزة استخدام الزيت هي ضمان مقاومة أكبر للأكسدة. وهي أيضًا وسيلة مناسبة لحفظ الإيداعات في التخزين. عندما يتم استخدامها ، يتم وضعها على ورق ماص عدة مرات حسب الضرورة حتى لا تلطخه.

تسمم

لا تشكل برادة الحديد أي خطر على الجسم ؛ على الأقل ، ليس في المواقف العادية ، وفي غياب درجات حرارة عالية أو مواد كيميائية تتفاعل بعنف مع الحديد

لأنها صغيرة جدًا ، يمكن أن تنزلق بسهولة من خلال فتحات الأنف أو العينين ، مما يسبب تهيجًا. ومع ذلك ، فإن برادة الحديد لا تمتص بقوة امتصاص الجلد ، لذلك لم يتم الإبلاغ عن أي آثار سلبية محتملة.

التطبيقات

تجربة خطوط المجال المغناطيسي

برادة الحديد حساسة للغاية للمجال المغناطيسي للمغناطيس. يتصرف كل جسيم من الحديد كمغناطيس صغير يصطف مع أو ضد القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس المركزي.

وبالتالي ، فإن أحد الجسيمات الحديدية يجذب الآخر ويقاومه ، مما يؤدي إلى ظهور أنماط دائرية مميزة (على الورق) أو كروية (في السوائل مثل الماء والزيت). في الصورة أدناه ، على سبيل المثال ، يمكنك أن ترى كيف يتم محاذاة برادة الحديد في المجال المغناطيسي الناتج على قطبي المغناطيس.

تتفاعل برادة الحديد مع المجال المغناطيسي للمغناطيس. المصدر: نيوتن هنري بلاك.

الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو تطوير التجربة باستخدام برادة (تسمى أيضًا نجارة) مغمورة في سائل. يبدو أن المغناطيس لديه القوة لمنحهم حياة خاصة بهم والأنماط التي تم الحصول عليها أكثر إثارة للدهشة.

الممتزات

يمكن أن تتشابه برادة الحديد مع مركبات معينة ، والتي تتفاعل إلكترونيًا مع سطحها المعدني.

وبهذه الطريقة يمكنهم الاحتفاظ ، على سبيل المثال ، البوليمرات الحيوية الفوسفور وألجينات الكالسيوم. يتم ذلك لغرض تنقية وسط ، مثل بحيرة ، من مركبات معينة.

هطول الأمطار ومصدر الحديد

تمثل برادة الحديد مصدرًا مختلفًا للحديد عن أملاحه وصدأه وكبريتيده ومعادن أخرى. كما أن لها ميزة مساحة السطح الأكبر ، والتي تتناسب مع تفاعلها أو إضافتها ؛ يمكن تنفيذ العملية الأخيرة ، على سبيل المثال ، عن طريق الترسيب المشترك للحديد.

يمكن أن يظهر البوليمر المغناطيسية الحديدية أو بعض الخصائص الأخرى إذا نجح في دمج الحديد المعدني في هيكله من البرادة. ومع ذلك ، فإن جزيئات الحديد النانوية ، التي لا تزال أصغر بآلاف المرات من الحشوات ، يمكنها بسهولة تحقيق نفس الهدف.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2019). حشوات حديدية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. ميركو بافوندي. (2016 ، 11 أغسطس). برادة الحديد في الماء. مغنطيسية فائقة. تم الاسترجاع من: supermagnete.de
3. شركة البحوث الصناعية (2016). حشوات الحديد MSDS. تم الاسترجاع من: iron-filing.com
4. ولاية فيكتوريا. (سادس). فصل حشوات الحديد والملح والرمل. تم الاسترجاع من: primaryconnections.org.au
5. Natarajan P، Gulliver J.، Arnold B. (2016). تطبيق الإيداعات الحديدية لتقليل تحميل الفوسفور الداخلي في البحيرات. قسم الهندسة المدنية والبيئية والجيولوجية
6. جامعة مينيسوتا ، مينيابوليس.
7. أن Bezbaruah وآخرون. (2009). انحباس جزيئات الحديد النانوية في حبيبات ألجينات الكالسيوم لتطبيقات معالجة المياه الجوفية. مجلة المواد الخطرة 166. 1339-1343.