فيرات البوتاسيوم

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

فيرات البوتاسيوم مركب غير عضوي صيغته الكيميائية K₂FeO₄ ، وهو ملح البوتاسيوم لحمض الحديديك . يُعد فيرات البوتاسيوم عامل مؤكسد قوي، وله تطبيقات في الكيمياء الخضراء ، والتخليق العضوي ، وتقنية الكاثود.

توليف

عموماً، توجد ثلاث طرق لإنتاج الحديد سداسي التكافؤ: الأكسدة الجافة ، والأكسدة الرطبة، والتخليق الكهروكيميائي. وتتشابه طرق إنتاج فيرات البوتاسيوم مع تلك المستخدمة في إنتاج فيرات الصوديوم وفيرات الباريوم .

الأكسدة الجافة

تتضمن طريقة الأكسدة الجافة تسخين أو صهر أكاسيد الحديد في بيئة قلوية مؤكسدة، تُحضّر عادةً باستخدام نترات البوتاسيوم أو بيروكسيد البوتاسيوم وهيدروكسيد البوتاسيوم . [ 1 ] يُشكّل الجمع بين درجات الحرارة العالية (200-800 درجة مئوية  ) وعوامل الأكسدة خطر انفجار، مما دفع العديد من الباحثين إلى الاعتقاد بأن هذه الطريقة في الإنتاج غير مناسبة من وجهة نظر السلامة، على الرغم من المحاولات العديدة المبذولة للتغلب على هذه المشكلة. [ 2 ]

الأكسدة الرطبة

في طريقة الأكسدة الرطبة، يُحضّر K₂FeO₄ بأكسدة محلول قلوي لملح الحديد الثلاثي. تستخدم هذه الطريقة عمومًا أملاح الحديديك ( Fe³⁺ ) مثل هيدروكسيد الحديد الثلاثي كمصدر لأيونات الحديد، وعامل مؤكسد مثل هيبوكلوريت (على شكل Ca(ClO) ₂ أو NaClO ) أو الكلور (Cl₂ ) ، وقلوي قوي مثل هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم (NaOH أو Na₂CO₃ ) أو هيدروكسيد البوتاسيوم ( KOH) لرفع درجة حموضة المحلول. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

التخليق الكهروكيميائي

تتكون الطرق الكهروكيميائية المستخدمة في تصنيع فيرات البوتاسيوم عادةً من مصعد حديدي يقوم بتحليل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم كهربائياً . [ 2 ]

ملكيات

محلول مائي من فيرات البوتاسيوم (VI).

فيرات البوتاسيوم مادة صلبة بلورية داكنة اللون، تذوب في الماء لتكوين محلول أحمر بنفسجي. هذا الملح بارامغناطيسي، وهو متماثل البنية مع K₂MnO₄ وK₂SO₄ وK₂CrO₄ . تتكون المادة الصلبة من أيون البوتاسيوم ( K⁺ ) وأنيون FeO₄⁻ رباعي السطوح ، بمسافات Fe - O تبلغ 1.66 أنغستروم. [ 6 ] يتحلل فيرات البوتاسيوم بسرعة في الماء المتعادل والحمضي، على سبيل المثال : [ 7 ]

4 K 2 FeO 4 + 4 H 2 O → 3 O 2 + 2 Fe 2 O 3 + 8 KOH

يكون مركب K₂FeO₄ مستقرًا في المحلول القلوي وفي حالته الصلبة الجافة . أما في الظروف الحمضية، فإن جهد الأكسدة والاختزال لأيونات الفيرات (VI) (2.2 فولت) يكون أكبر من جهد الأكسدة والاختزال للأوزون (2.0 فولت) . [ 8 ]

التطبيقات

على غرار فيرات الصوديوم ، لا ينتج عن K₂FeO₄ عمومًا منتجات ثانوية سامة بيئيًا، ويمكن استخدامه في عمليات معالجة المياه. ويمكن أن يعمل كـ:

  • عامل مؤكسد : يعزز أكسدة الأنواع العضوية في المركبات المعدنية.
  • المُخثِّر : يسمح بإزالة مركبات التلوث غير العضوية مثل المعادن الثقيلة والأملاح غير العضوية والعناصر النزرة والمركبات المعدنية.
  • مطهر : يقضي على مسببات الأمراض البشرية بما في ذلك الفيروسات والجراثيم والبكتيريا والأوليات.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام فيرات البوتاسيوم لوقف نزيف الجروح الحديثة . [ 9 ] [ 10 ] في التخليق العضوي ، يؤكسد K₂FeO₄ الكحولات الأولية . [ 11 ] كما حظي K₂FeO₄ باهتمام كبير كمادة كاثود محتملة في " بطارية حديد فائقة " . [ 12 ]

تم اقتراح استخدام أشكال مستقرة من فيرات البوتاسيوم لإزالة العناصر العابرة لليورانيوم ، سواءً المذابة أو المعلقة، من المحاليل المائية . [ 13 ] كما تم اقتراح كميات كبيرة منها للمساعدة في معالجة آثار كارثة تشيرنوبيل في أوكرانيا . وقد طُبقت هذه التقنية الجديدة بنجاح لإزالة مجموعة واسعة من المعادن الثقيلة. أُجريت دراسات حول استخدام ترسيب فيرات البوتاسيوم لإزالة العناصر العابرة لليورانيوم والمعادن الثقيلة في مختبرات شركة IC Technologies Inc. بالتعاون مع مختبرات ADC، خلال الفترة من عام 1987 إلى عام 1992. وقد تم إثبات فعالية إزالة العناصر العابرة لليورانيوم على عينات من مواقع نووية مختلفة تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية.

نظراً لأن نواتج تفاعلات الأكسدة والاختزال الجانبية لمركب K₂FeO₄ هي أكاسيد حديدية شبيهة بالصدأ، فقد وُصف بأنه مؤكسد " صديق للبيئة " . في المقابل، تُعتبر المؤكسدات ذات الصلة ، مثل الكرومات، خطرة على البيئة. [ 14 ]

تاريخ

في عام 1702، لاحظ جورج إرنست شتال ( 1660-1734 ) أن ناتج احتراق نترات البوتاسيوم (ملح البارود) ومسحوق الحديد يُظهر لونًا أحمر أرجوانيًا في المحلول المائي، والذي نُسب لاحقًا إلى فيرات البوتاسيوم سداسي التكافؤ. وفي عام 1834، أفاد إكنبرغ وبيكريل بظهور لون أحمر أرجواني أثناء تسخين خليط من هيدروكسيد البوتاسيوم وخام الحديد. وفي عام 1840، اكتشف إدموند فريمي ( 1814-1894 ) أن صهر هيدروكسيد البوتاسيوم وأكسيد الحديد الثلاثي في ​​الهواء يُنتج مركبًا حديديًا عالي السعة قابلًا للذوبان في الماء: [ 2 ]

8 كوه + 2 Fe 2 O 3 + 3 O 2 → 4 K 2 FeO 4 + 4 H 2 O

مراجع

  1. ↑ ماداراس، ج.، زبوريل، ر.، هوموناي، ز.، شارما، ف.ك.، وبوكول، ج. (2006). التحلل الحراري لأكاسيد الحديد (VI)، K2FeO4 وBaFeO4، في جو خامل. مجلة كيمياء الحالة الصلبة، 179(5)، 1426-1433. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.01.054
  2. 1 2 3 طلائي خوزاني، أمير رضا؛ طلائي، محمد رضا؛ ريزانيا، شهاب الدين (2017-04-01). "نظرة عامة على إنتاج وتطبيق الفيرات (VI) للأكسدة الكيميائية والتخثير وتطهير المياه ومياه الصرف الصحي" . مجلة الهندسة الكيميائية البيئية . 5 (2): 1828-1842 . doi : 10.1016/j.jece.2017.03.025 . ISSN 2213-3437 . 
  3. ↑ وايت، د.أ.؛ فرانكلين، ج.س. (نوفمبر 1998). "دراسة أولية حول استخدام فيرات الصوديوم في معالجة المياه" . التكنولوجيا البيئية . 19 (11): 1157-1161 . Bibcode : 1998EnvTe..19.1157W . doi : 10.1080/09593331908616776 . ISSN 0959-3330 . 
  4. ↑ مونينغابي، أليكسيس؛ زفينواندا، كاليفس (2019). "إنتاج وتوصيف وتطبيق الفيرات (VI) في معالجة المياه ومياه الصرف الصحي" (ملف PDF) . المجلة البرازيلية للكيمياء التحليلية . 6 (25). doi : 10.30744/brjac.2179-3425.RV-19-2019 .
  5. ↑ شريير، جيه إم؛ طومسون، جي دبليو؛ أوكرمان، إل تي (1953). "فيرات البوتاسيوم (VI)" (ملف PDF) . في: بايلار، جون سي (محرر). التخليق غير العضوي . المجلد الرابع. الصفحات 164-168 .  
  6. ↑ هوب، إم إل؛ شليمبر، إي أو؛ مورمان، آر كيه "بنية فيرات ثنائي البوتاسيوم (VI)" أكتا كريستالوغرافيكا 1982، المجلد B38، الصفحات 2237-2239. doi : 10.1107/S0567740882008395 .
  7. ↑ هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. "الكيمياء غير العضوية". دار النشر الأكاديمية: سان دييغو، 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  8. ↑ جيانغ، جيا-كيان؛ وانغ، س.؛ باناغولوبولوس، أ. (2006-04-01). "استكشاف فيرات البوتاسيوم (VI) كمطهر/مخثر في معالجة المياه ومياه الصرف الصحي" . كيموسفير . 63 (2): 212-219 . Bibcode : 2006Chmsp..63..212J . doi : 10.1016/j.chemosphere.2005.08.020 . ISSN 0045-6535 . PMID 16213564 .  
  9. ↑ "كيف يعمل ووندسيل" . WoundSeal.com - أوقف النزيف فورًا . ووندسيل. 2016.
  10. ↑ طلب براءة اختراع رقم 2014153566 ، جون هين؛ تالمادج كيلي كين ومارك ترافي، "جهاز وطريقة لوقف النزيف"، نُشر في 25 سبتمبر 2014، مُسجل باسم شركة بيوليف المحدودة. 
  11. ↑ غرين، جيه آر "فيرات البوتاسيوم" موسوعة الكواشف للتخليق العضوي 2001، جون وايلي. doi : 10.1002/047084289X.rp212 .
  12. ↑ وانغ، سوكين؛ يانغ، زانهونغ؛ ليو، دونغرين؛ يي، شي؛ تشي، ويوي (2010-03-01). "تقييم مادة كاثود فيرات البوتاسيوم (VI) المغلفة بـ 2،3-نفثالوسيانين لبطارية الحديد الفائقة القلوية" . اتصالات الكيمياء الكهربائية . 12 (3): 367-370 . doi : 10.1016/j.elecom.2009.12.036 . ISSN 1388-2481 . 
  13. ^ بيتروف ، فلاديمير ج. بيرفيلييف، يوري د.؛ ديدوشينكو، سيرجي ك.؛ كوتشينسكايا، تاتيانا س؛ كالميكوف، ستيبان ن. (أكتوبر 2016). "إزالة النويدات المشعة من المحاليل المائية باستخدام فيرات البوتاسيوم (VI)" . مجلة الكيمياء التحليلية الإشعاعية والنووية . 310 (1): 347– 352. بيب كود : 2016JRNC..310..347P . دوى : 10.1007/s10967-016-4867-5 . ردمك 0236-5731 . 
  14. ↑ شارما، فيريندر ك. (2002). "فيرات البوتاسيوم (VI): مؤكسد صديق للبيئة". التقدم في البحوث البيئية . 6 (2): 143-156 . Bibcode : 2002AdvER...6..143S . doi : 10.1016/s1093-0191(01)00119-8 . ISSN 1093-0191 .