අයන්(III) ඔක්සයිඩය

අයන්(III) ඔක්සයිඩය හෙවත් ෆෙරික් ඔක්සයිඩය, Fe2O3 යන රසායනික සූත්‍රය සහිත අකාබනික සංයෝගයකි.මෙම ඔක්සයිඩය අයන් මූලද්‍රව්‍යයේ ඔක්සයිඩ 3 අතරින් එක් ඔක්සයිඩයක් වන අතර දුර්ලභ ලෙස පවතින අයන (ii ) ඔක්සයිඩය (FeO) තවත් ඔක්සයිඩයකි.ස්වභාවිකව ඛනිජමය මැග්නටයිටයක් ලෙස ඇතිවන අයන් (ii ,iii) ඔක්සයිඩය (Fe3O4), අනෙක් ඔක්සයිඩයකි.වානේ කර්මාන්තය සඳහා යකඩ/අයන් ලබා ගන්නා ප්‍රධාන ප්‍රභවය වන්නේ හීමටයිට්(Fe2O3 ) ලෙස හැදින්වෙන ඛනිජ ද්‍රව්‍යයි. Fe2O3 යනු සක්‍රීය ලෙස ප්‍රතික්‍රියා කරන රතු පැහැති පෙරෝචුම්භකයකි. අයන් (iii) ඔක්සයිඩය යකඩ මල ලෙසද හැඳින්වේ. මෙම හැඳින්වීම යම්තාක් දුරකට වේදගත්වේ.මන්ද යත් එම සංයෝග 2හිම සමාන ගුණ සහ සමාන සංයෝජනයන් පවතින බැවිනි.යකඩ මල යනු රසායනික වශයෙන් පැහැදිලි ලෙස වෙන්කර හඳුනා නොගත් සංයෝගයක් වන අතර එය හයිඩ්රිකරණය වූ ෆෙරික් ඔක්සයිඩ් ලෙස විස්තර කෙරේ.

 ව්‍යුහය  

විවිධාකාරයේ බහු අවයවිකයන් වශයෙන් Fe2O3 පැවතිය හැකිය.එහි ප්‍රධාන අකාර ලෙස පවතින ඇල්ෆා සහ ගැමා ආකාරයන් ජ්‍යාමිතික අෂ්ටතල සංයෝජනයක් ලෙස පවතී.එහිදී එක Fe අණුවක් වටා O2 ලිගන්ඩ 6ක් බැඳී පවතී.

 ඇල්ෆා ආකාරය  

ඇල්ෆා Fe2O3 හි රොම්බස්තල ව්‍යුහයක් පවතින අතර, බහුලවම පවතින ආකාරයි. මෙය ස්වභාවිකව හීමටයිට් ඛනිජයක් ආකාරයට හටගන්නා අතර එය ලෝපස් ලෙස හඳුන්වයි.මෙය 260K ට පහත් උෂ්නත්වයන්හිදී ප්‍රතිපෙරෝචුම්භකයක් ලෙස හැසිරෙන අතර 260K - 950K අතර උෂ්ණත්ව අගයන්හිදී දුර්වල පෙරෝචුම්භක ගුණ පෙන්වයි. තාප වියෝජනයන් සහ දියරමය තත්වයේ පවතින අවස්ථාවන්හිදී සිදු කෙරෙන අවක්ෂේපයන් යන දෙයාකාරයෙන්ම මෙය පහසුවෙන්  හැක. එහි චුම්භකත්ව ගුණ විවිධ සාධක මත රඳාපවතී. 
උදා: පීඩනය, චුම්භක ක්ෂේත්‍ර තිව්‍රතාවය, අණුවෙහි ප්‍රමාණය

 ගැමා ආකාරය 

ගැමා Fe2O3 ඝනක ආකාර ව්‍යුහයක් දරයි.එය මිතස්ථායි සංයෝගයක් වන අතර ඉහල උෂ්ණත්වයන්හිදී ඇල්ෆා ආකාරය බවට පත්වේ. එය ස්වභාවිකව මැග්මයිට් ඛනිජය ලෙස ඇතිවේ.10nm ට කුඩා අතිපෙරහන් අංශු අනුචුම්භකයන් ලෙස සලකනු ලැබූවත්, මෙහි පෙරෝචුම්භක ගුණ පවතින අතර සැටහුම් පටයන්  සැකසීම සඳහා මෙය භාවිත කෙරේ
ගැමා අයන් (iii) ඔක්සිඩ් - හයිඩ්රෝක්සයිඩ් තාප විජලනය (dehydration) මගින් සහ අයන් (ii,iii) ඔක්සයිඩ් සූක්‍ෂම ඔක්සිකරණය මගින් මෙම සංයෝගය සෑදිය හැක. එමෙන්ම Fe3O4 සුක්‍ෂම ඔක්සිකරණය මෙය සැකසීමේ තවත් ආකාරයක් වේ. අයන් (iii) ඔක්සලේට් තාප වියෝජනයන් මගින්  මෙහි අති පෙරහන් අංශු නිපදවිය හැක.

 අනෙක් ආකාරයන්  

මෙම සංයෝගයේ තවත් ආකාර කිහිපයක් මේ වන විට හදුනාගෙන ඇත. බීටා ආකාරය ඝනමය ව්‍යුහයක් සහිත මිථස්ථායී සංයෝගයක් වන අතර 500C    (930 F) ඉහල උෂ්ණත්වයන්හිදී ඇල්ෆා ව්‍යුහය බවට පත්වේ.හීමටයිට්, කාබන් මගින් ඔක්සිහරණය, අයන් (iii) ක්ලෝරයිඩ් තාප විච්ඡේදනය, හෝ අයන් (iii) සල්ෆේට් තාප වියෝජනය මගින් මෙම සංයෝගය සාදා ගත හැක.
එෆ්සයිලෝන් ආකාරය රෝම්බසිය ව්‍යුහයක් දරන අතර ඇල්ෆා සහ ගැමා ආකාරයන්ගේ අතරමැද ගුණ පෙන්වයි.ශුද්ධ ලෙස එය පිළියෙළ කරගත හැකි ආකාරයක් තවම සොයාගෙන නැත. එය සැමවිටම ඇල්ෆා හෝ ගැමා ආකාරයක් සමඟ මිශ්‍රව පවතී.එෆ්සයිලෝන් ආකාරය වැඩි අනුපාතයෙන් යුක්ත වූ සංයෝගයක්, ගැමා ආකාරය තාප වියෝජනයන්ට ලක් කිරීමෙන් ලබාගත හැක. මෙම ආකාරයද මිථස්ථායී වන අතර 500C - 750C අතර උෂ්ණත්වයන්හිදී ඇල්ෆා ආකාරය බවට පත්වේ.විද්‍යුත් චාපයක් තුල ඔක්සිකරණය මගින් හෝ සෝල් ජෙල අවක්ෂේපන ක්‍රමය මගින් අයන් (iii) නයිට්‍රේටය මගින් සාදාගත හැක.මීට අමතරව අස්ඵටිකයන් ඉහල පීඩනයන්ට පත් කිරීමද භාවිත කල හැක.

 හයිඩ්රිකරණය වූ අයන් (iii) ඔක්සයිඩ්  

අයන් (iii) ඔක්සයිඩයේ හයිඩ්රෙටයන් කීපයක් පවතී. ද්‍රවීය Fe(iii) ලවණ ද්‍රාවණයකට ක්ෂාර මිශ්‍ර කල විට රතු දුඹුරු පැහැති අවක්ෂේපයක් ඇති කරයි. මෙය Fe(OH)3  සංයෝගය නොවන අතර මෙය Fe2O3 .H2O හෙවත් Fe(O)OH  ලෙස හඳුන්වන සංයෝගයයි. විවිධ ගුණයන්ගෙන් යුත් එකිනෙකට වෙනස් Fe(iii) ඔක්සයිඩයන් පවතී. එනම් ජලය තුල පවතින යකඩ පෘෂ්ඨ මත හටගන්නා යකඩ මල වල පිටත හටගන්නා රතු පැහැති ලෙපිඩොක්රෝසයිට් ගැමා- Fe(O)OH සහ ජලය තුල පවතින යකඩ පෘෂ්ඨ මත හටගන්නා යකඩ මල වල ඇතුලත හටගන්නා තැඹිලි පැහැති ජියෝතිටයන්ය (goethite). Fe2O3 .H2O  සංයෝගය රත් කරන විට එහි පවතින ජල අණු ඉවත් වේ. තවදුරටත් රත් කිරීම සිදුකරන විට 1670K උෂ්ණත්වයේදී Fe2O3, මැග්නටයිට් ඛනිජය ලෙස හඳුන්වන කළු පැහැති  Fe3O4  (FeiiFeiii 2O4) බවට පරිවර්තනය වේ. Fe(O)OH, අම්ල තුල ද්‍රවණය වීමෙන් [Fe(OH2)6]3+ඇතිකරයි. ක්ෂාරීය මාධ්‍ය සමඟ ප්‍රතික්‍රියාව සැලකු විට,Fe2O3, ක්ෂාර සමඟ [Fe(OH)6]3-ලබා දේ..

 ප්‍රතික්‍රියඅයන්(යකඩ)+සල්ෆර් ⟶අයන් සල්ෆයිඩ්  

යකඩ නිෂ්පාදනයේදී යොදා ගන්නා කාබන් සමඟ සිදුකෙරෙන ඔක්සිහරණය වැදගත් ප්‍රතික්‍රියාවකි.

2Fe2O3  + 3C → 4Fe + 3CO2

ඇලුමිනියම් සමඟ සිදුකෙරෙන අධික තපදායි ප්‍රතික්‍රියාව තවත් රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවකි.

2Al + Fe2O3  → 2Fe + Al2O3

මෙම ක්‍රියාවලිය ඝනමය ලෝහ විලීන කිරීම සඳහා යොදා ගැනේ. දුම්රිය මාර්ග වල රේල් පීලි අතරට සෙරමික් අඩංගු සංයෝග යෙදීමෙන් සම්බන්ධ කිරීමේදී මෙම යෙදීම භාවිතයට ගැනේ.එමෙන්ම අයුධ, කුඩා ලෝහ මූර්ති සහ උපකරණ නිෂ්පාදනයේදී තර්මිට යොදාගනී. 

මෙය හයිට්‍රජන් සමඟ 400C  දී අර්ධ ඔක්සිකරණය මඟින් මැග්නටයිට් නිපදවිය හැකිය. එය Fe(ii) සහ Fe(iii) ගුණ අඩංගු චුම්භකත්ව ගුණ සහිත කළු පැහැති සංයෝගයකි.

3Fe2O3 + H2 → 2Fe3O4 + H2O

අයන් (iii) ඔක්සයිඩ් ජලය තුල අද්‍රාව්‍ය වන අතර හයිඩ්‍රක්ලොරික්, සල්ෆියුරික් වැනි අම්ල තුල පහසුවෙන් ද්‍රාව්‍ය වේ.

එයඊ.ඩී.ටී.ඒ. සහ ඔක්සලික් අම්ල වැනි නඛර සංයෝග තුලද හොඳින් ද්‍රාව්‍ය වේ.

අයන් (iii) ඔක්සයිඩ් වෙනත් ලෝහමය ඔක්සයිඩයක් හෝ කබනේටයක් සමඟ රත් කිරීමෙන් ෆෙරේට් නමැති සංයෝගයක් නිපදවේ.

ZnO + Fe2O3 → Zn(FeO2)2

 නිපදවීම  

අයන්(iii) ඔක්සයිඩය අයන් අයන් ඔක්සිකරණය වීමෙන් නිපදවේ. එය විද්‍යාගාරයන් තුල සෝඩියම් බයිකාබනේට් ද්‍රාවණයක් විද්‍යුත් විසර්ජනය මඟින් හෝ අයන් ඇනෝඩයක් අන්තර් විද්‍යුත් විසර්ජනය මඟින් නිපදවේ.

4Fe + 3O2 + 2H2O → 4FeO(OH)

ප්‍රතිඵල ලෙස ඇතිවන හයිඩ්රිකරණය වූ අයන්(iii) ඔක්සයිඩ්, මෙහිදී Fe(O)OH ලෙස නම් කෙරේ. එය 200C  දී ඩිහයිඩ්රිකරණය වේ.Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 1661.

2FeO(OH) → Fe2O3 + H2O

එය අයන්(iii) හයිඩ්රෝක්සිඩ් තාප වියෝජනය මඟින් 200C ඉහල උෂ්නත්වයන්හිදී නිපදවිය හැක.

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

 ප්‍රයෝජන  

 යකඩ කර්මාන්තය 

අයන් (iii) ඔක්සයිඩ් විශාල වශයෙන් වනේ සහ යකඩ කර්මාන්තයන්ගේ අමුද්‍රව්‍යක් වශයෙන් යොදාගනී.

 ඔපගැන්විම  

ඉතා සියුම් කුඩු ලෙස පවතින ෆෙරික් ඔක්සයිඩ් ලෝහමය අභරණ සහ කාච ඔපදැමීම සඳහා යොදාගනී. එමෙන්ම ඓතිහාසික ලෙස රූපලවන්ය කටයුතු  සඳහා යොදාගෙන ඇත.සෙරියුම් (iv) ඔක්සයිඩ් වැනි නව ඔප දැමීමේ කුඩු වලට සාපේක්ෂව ෆෙරික් ඔක්සයිඩ් සූක්ෂම ලෙස ඔපදැමීම සිදුකරයි. නමුත් එය තවමත් optic fabrication සහ ආභරණ තනන්නන් අතර භාවිතයට ගැනේ. රත්‍රං ඔපදැමීමේ ක්‍රියාවේදී මෙමඟින් පෘෂ්ඨය මත සියුම් කඩතොළු ඇතිකරන අතර එය අවසාන නිෂ්පාදනයේ පෙනුම වැඩි කිරීම සඳහා දායක වේ. මෙම සංයෝගය සියුම් කුඩක් ලෙස, පාප්පයක් ලෙස හෝ ඝනමය දණ්ඩක් ලෙස විකිණේ. අනෙකුත් ඔපදැමීමේ සංයෝගද ෆෙරික් ඔක්සයිඩ අඩංගු නොවුවද රුජ් ආලේපය ලෙස හැඳින්වේ. ස්වර්ණාභරණ නිපදවන්නන් ආභරණය මත ඉතිරි වී ඇති රුජ් ආලේපය අති ධ්වනි තරංග භාවිතයෙන් සිදුකෙරෙන පිරිසිදු කිරීම මඟින් පිරිසිදු කරයි. මුවහත් කිරීමේ දී යොදාගන්නා සංයෝගයන් තුල මෙය අඩංගු වන අතර, දැළි පිහි, පිහි වැනි මුවහත් ආයුධ මුවහත් කිරීමේ කටයුත්ත සඳහා එය යොදා ගැනේ. 

 වර්ණක  

අයන් (iii) ඔක්සිඩ් වර්ණකයක් ලෙසද භාවිතවේ. "Pigment Brown 6", "Pigment Brown 7" සහ "Pigment Red 101" ඉන් සමහරකි.  "Pigment Red 101" සහ "Pigment Brown 6" වැනි සමහරක් වර්ණක සඳහා ආහාර සහ ඖෂධ අධිකාරිය මඟින් ආහාර වර්ණක ලෙස යොදාගැනීම සඳහා අනුමැතිය ලබා දී ඇත. ටයිටේනියම් ඔක්සයිඩයන් යොදා ගන්නා සේම දන්ත සංයෝගයන්ගේ සමහර වර්ණකයන් ලෙස අයන් ඔක්සයිඩයන් යොදාගනී.
ස්වීඩනයේ පවතින ෆලු රතු (Falu red) නැමැති වර්ණයේ මූලික වර්ණකයක් ලෙස හීමටයිට් සැලකේ.

 චුම්භක සැටහීම  

චුම්භකත්ව අංශු ලෙස අයන්(iii) ඔක්සයිඩ් වැඩ බහුල ලෙස භාවිත වේ. හඬ පට, දත්ත ගබඩා කිරීමේ තැටි ආදී චුම්භක අංශු භාවිතයෙන් සිදුකෙරෙන දත්ත ගබඩා කිරීම් සහ පටිගත කිරීම් සඳහා යොදා ගැනේ.කෙසේ වෙතත් චුම්භකත්වය භාවිතයෙන් දත්ත ගබඩා කෙරෙන නවීන මාධ්‍ය සඳහා, ස්ථර 15ක් හෝ ඊට වඩා වැඩියෙන් යුක්ත වූ සියුම් පට තාක්ෂණය යොදා ගැනේ.
S.N. Piramanayagam, J. Appl. Phys. 102, 011301 (2007).
 ප්‍රකාශ උත්ප්‍රේරණය  

ඇල්ෆා Fe2O3 , ජල විච්ඡේදන ප්‍රතික්‍රියා සඳහා යොදාගන්නා ෆොටෝ අනෝඩයක් ලෙස වසර 25ක් පුරා අධ්‍යනය කර ඇත.Kay, A., Cesar, I. and Gratzel, M, Journal of the American Chemical Society 2006, 128, 15714-15721

මේවාත් බලන්න
Iron oxides

සටහන්

බාහිර සබැඳුම්

NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

Category:Iron compounds
Category:Oxides

Category:Iron oxide pigments
Category:Common oxide glass components
Category:Sesquioxides