پنتا کربونیل آهن

 

پنتا کربونیل آهن که همچنین به عنوان کربونیل آهن شناخته می شود، ترکیبی شیمیایی و از دسته کاتالیست های فلزی می باشد و در شرایط استاندارد به شکل مایعی نارنجی رنگ با بوی تندی است.

 

از نمونه های قدیمی تر به نظر می رسد این ترکیب یک پیش ماده مشترک برای ترکیبات مختلف آهن است، از جمله بسیاری از آنها که در سنتز آلی در مقیاس کوچک مفید هستند. کربونیل آهن یک کربونیل فلزی همولپتیک است، که مونوکسید کربن تنها لیگاندی است که با یک فلز ترکیب شده است.

 

بیشتر کربونیل های فلزی دارای ۱۸ الکترون ظرفیت هستند و این ماده توسط این ۸ الکترون در Fe و پنج جفت الکترون که توسط لیگاندهای CO فراهم می شود، متناسب با این الگو است. با بازتاب ساختار متقارن و خنثی بودن بار پنتاکربونیل آهن، یک ماده فرار است و یکی از کمپلکس های فلزات مایع است که اغلب با آن روبرو می شوید.

 

خواص و مشخصات شناسایی پنتا کربونیل آهن

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                              مایع نارنجی رنگ فرمول شیمیایی                                                                    Fe(CO)۵
دانسیته                                                                       (g/cm۳)۱.۴۵۳ وزن مولکولی                                                          (g/mol)195.90
نقطه ذوب                                                                            (۰C)21- شماره (CAS No)                                                            ۱۳۴۶۳-۴۰-۶
حلالیت در آب                                                                            نامحلول شماره CID پاب کم                                                            ۲۶۰۴۰

 

سنتز کربونیل آهن

 

پنتا کربونیل آهن در اثر واکنش ذرات ریز آهن با مونوکسید کربن تولید می شود. این ترکیب در مجله ای توسط Mond و Langer در سال ۱۸۹۱ به عنوان “یک مایع تا حدی چسبناک با رنگ زرد کمرنگ” توصیف شد. نمونه ها با تصفیه پودر آهن ریز تقسیم شده، بدون اکسید و مونوکسید کربن در دمای اتاق تهیه شدند.

 

سنتز صنعتی این ترکیب به دما و فشار نسبتاً بالا و همچنین تجهیزات ویژه و مقاوم در برابر شیمیایی (به عنوان مثال از آلیاژهای مس و نقره تشکیل شده است) نیاز دارد. تهیه ترکیب در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از واسطه یدید از این عوارض جلوگیری می کند:

 

FeI۲ + ۴CO → Fe(CO)۴I۲

۵Fe(CO)۴I۲ + ۱۰Cu → ۱۰CuI + 4Fe(CO)۵ + Fe

 

نمودار فازی کربونیل آهن

 

نمودار فازی کربونیل آهن

 

بر اساس مقاله ای که در سال ۲۰۱۵ میلادی منتشر شده است، نمودار فازی پنتاکربونیل آهن، متشکل از سه چند شکلی مولکولی (فاز I ، II و III) و یک فاز پلیمری توسعه یافته را می باشد که می تواند در شرایط محیط بازیابی شود.

 

نمودار فاز نشان دهنده ثبات محدود در مناطق خاصی از دما و فشار نشان می دهد که در زیر نقطه سه گانه پلیمر فاز II – مایع در فشار ۴.۲ GPa و دمای ۵۸۰ درجه کلوین تشکیل شده است. برای مطالعه متن کامل مقاله که در مجله nature منتشر شده است، اینجا کلیک کنید.

 

ثبات محدود، به نوبه خود، نشان دهنده تضعیف ناشی از دما است. پیوندهای برگشتی Fe-CO، در نهایت منجر به تفکیک Fe-CO در آغاز پلیمریزاسیون CO می شود. بنابراین، این نتایج سنتز پلیمر اکسیژن کربن را با فشرده سازی پنتا کربونیل آهن نشان می دهد، که طرفدار یک مسیر مصنوعی جدید برای تولید مواد مرکب اتمی با فشرده سازی ترکیبات آلی فلزی است.

 

تولید و استفاده صنعتی پنتاکربونیل آهن

 

تولید صنعتی این ترکیب تا حدی شبیه فرایند Mond است، زیرا این فلز با مونوکسیدکربن تصفیه می شود و یک گاز فرار ایجاد می کند. در مورد پنتاکربونیل آهن، واکنش کندتر است.

 

لازم است از اسفنج آهن به عنوان ماده اولیه و شرایط واکنش شدیدتر ۵-۳۰ مگاپاسکال مونوکسید کربن و ۱۵۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد استفاده کنید. گوگرد مشابه فرآیند Mond به عنوان کاتالیزور عمل می کند.

 

پنتاکربونیل آهن خام با تقطیر خالص می شود. دانشنامه شیمی صنعتی اولمان گزارش می دهد که فقط سه کارخانه تولید پنتاکاربونیل آهن وجود دارد. ظرفیت BASF در آلمان و GAF در آلاباما به ترتیب ۹۰۰۰ و ۱۵۰۰-۲۰۰۰ تن در سال است.

 

بیشتر پنتاکربونیل آهن تولید شده، در محل تجزیه می شود و آهن کربونیل خالص را در قیاس با کربونیل نیکل تولید می کند. مقداری پنتاکربونیل آهن می سوزانند تا اکسید آهن خالص ایجاد شود.

 

طیف جرمی پنتاکربونیل آهن

 

طیف جرمی پنتاکربونیل آهن

 

سایر کاربردهای پنتاکربونیل آهن

 

در اروپا، یک بار از پنتاکربنیل آهن به عنوان ماده ضد ضرب در بنزین به جای تتراتیل استفاده شده است. دو افزودنی جدید سوخت جایگزین مدرن تر، فروسن و متیل سیکلوپنتادینیل منگنز تری کربنیل نیز موجود می باشند.

 

کربونیل آهن یک ترکیب که آهن در درون آن به صورت کاملاً متقارن تقسیم شده است، ماده ای که در هسته های مغناطیسی سیم پیچ با فرکانس بالا برای رادیوها و تلویزیون ها و برای تولید مواد فعال برخی از مواد جاذب رادار استفاده می شود.

 

کاربرد این ماده به عنوان پیش ماده شیمیایی، برای سنتز نانوذرات مختلف بر پایه آهن مشهور است. مشخص شده است که پنتاکربنیل آهن یک مهار کننده سرعت شعله در شعله های پایه اکسیژن می باشد.

 

چند صد ppm آهن پنتاکربونیل می تواند سرعت شعله استوکیومتری متان – هوا را تقریباً ۵۰٪ کاهش می دهد. با این حال به دلیل سمی بودن این ترکیب، به طور گسترده به عنوان بازدارنده شعله استفاده نشده است.

 

سمیت و خطرات کربونیل آهن

 

این ماده سمی است، که به دلیل نوسانات آن نگران کننده است. در صورت استنشاق این ماده، پنتاکاربنیل آهن می تواند موجب تحریک ریه، پنومونیت سمی شود. مانند دیگر کربونیل های فلزی، این ترکیب نیز قابل اشتعال است. با این حال، به طور قابل توجهی کمتر از سدیم نیکل تتراکربنیل سمی است.

 

موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی، حد مجاز قرارگیری در معرض آهن پنتاکربونیل را در ppm 0.1 (0.23 میلی گرم در متر مکعب) بیش از یک میانگین وزنی هشت ساعته و محدودیت کوتاه مدت در ۰.۲ ppm (0.45 میلی گرم در هر متر مکعب) تعیین کرده است.

 

جهت جستجوی این محصول اینجا جستجو کنید.

خرید محصولات از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.