کربونیل آهن

 

کربونیل آهن یا همان پنتاکربونیل آهن در شرایط استاندارد مایعی زرد رنگ و با بوی تند است. این ترکیب یک پیش ماده مشترک برای تولید ترکیبات مختلف آهن است، از جمله بسیاری از آنها که در سنتز آلی در مقیاس کوچک مفید هستند.

 

پنتاکربنیل آهن یک کاربونیل فلزی همولپتیک و نامحلول در آب است که در آن مونوکسید کربن تنها لیگاند است که با یک فلز ترکیب شده است. بیشتر کربونیل های فلزی دارای ۱۸ الکترون ظرفیت هستند.

 

پنتاکربونیل آهن با داشتن ۸ الکترون در Fe و پنج جفت الکترون که توسط لیگاندهای CO فراهم می شود متناسب با این الگو است. کربونیل اهن به دلیلی ساختار متقارن و خنثی بودن بار آن، مایعی فرار است که تمام  پیوندهای Fe – C – O خطی هستند.

 

خواص و مشخصات شناسایی کربونیل آهن

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                           مایع زرد-نارنجی فرمول شیمیایی                                                                     Fe(CO)۵
دانسیته                                                                       (g/cm۳) ۱.۴۵۳ وزن مولکولی                                                          (g/mol) 195.90
نقطه ذوب                                                                          (۰C)-21.00 شماره (CAS No)                                                         ۱۳۴۶۳-۴۰-۶
نقطه جوش                                                                           (۰C)103 حلالیت در آب                                                                       نامحلول

 

سنتز و سایر کربونیل های آهن

 

 

پنتاکربونیل 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.

 

سنتز صنعتی این ترکیب به دما و فشار نسبتاً بالا (به عنوان مثال ۱۷۵ اتمسفر در ۱۵۰ درجه سانتیگراد) 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)4I۲ 

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

 

کربونیل آهن به نور حساس است. تجزیه نوری آن Fe۲(CO)۹ را تولید می کند، یک ماده جامد زرد-نارنجی، که توسط Mond نیز توصیف شده است. گرمایش ساده، سنتز مفیدی نیست زیرا هر مجموعه کربنیل آهن واکنش متمایزی از خود نشان می دهد.

 

تولید صنعتی:

 

سنتز و سایر کربونیل های آهن

 

تولید صنعتی کربونیل آهن تا حدی شبیه فرایند Mond است زیرا این فلز با مونوکسید کربن تصفیه می شود و یک گاز فرار تشکیل می دهد. 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 پنتاکربونیل 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 به صورت قیاس با کربونیل نیکل تشکیل می دهد. مقداری پنتاکربونیل آهن را می سوزانند تا اکسید آهن خالص ایجاد شود. سایر کاربردهای پنتاکربونیل در مقایسه با این موارد اندک است.

 

طیف IR کربونیل آهن

 

طیف IR کربونیل آهن

 

نمودار فازی و تبدیلات آهن پنتاکربونیل

 

 

نمودار فازی و تبدیلات آهن پنتاکربونیل

 

در مقاله ای که در سال ۲۰۱۵ در بخش گزارشات علمی مجله Nature منتشر شده است، محققان نمودار فازی کربونیل اهن و تبدیلات آن به لایه هماتیت لایه ای و پلیمر اکسیژن کربن تحت فشار را مورد مطالعه قرار داده اند (دانلود مقاله از طریق لینک منبع شماره ۳).

 

سمیت و خطرات پنتاکربونیل آهن

 

کربونیل آهن به شدت سمی است، که در صورت استنشاق، می تواند باعث تحریک ریه، پنومونیت ریوی شود. این ماده نیز مانند دیگر کربونیل های فلزی،نیز قابل اشتعال است. با این حال، به طور قابل توجهی کمتر از سدیم نیکل تتراکربونیل سمی است.

 

در محیط های شغلی کار با این ترکیب، موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی حد مجاز قرارگیری در معرض آن را  ppm 0.1  و برای مدت هشت ساعت اعلام کرده است.

 

منابع:

۱) www.en.wikipedia.org

۲) www.webbook.nist.gov

۳) www.nature.com

 

این محصول اینجا جستجو کنید.

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