آزمایش استخراج آهن از آهن زنگ زده به کمک کبریت

این آزمایش نمونه­ای از استخراج فلز در مقیاس کوچک است. هم­چنین برای نمایش سری واکنش پذیری عناصر مناسب است.  واکنش پذیری کربن از آهن بیشتر است و از این ویژگی برای استخراج آهن در این واکنش استفاده می­شود.

آزمایش استخراج آهن از آهن زنگ زده به کمک کبریت

با استفاده از دانش مقایسه­ی واکنش پذیری عناصر می­توان به مواد خالص مورد نیاز دست یافت.

مواد مورد نیاز :

• کبریت
• سدیم کربنات
• شآهن (III ) اکسید یا آهن زنگ زده  ( با نام هماتیت در معادن )
• چراغ بونزن ( اگر نبود چراغ الکلی و یا حتی کبریت )
• گیره برای نگهداری چوب کبریت ها

شکل 1- سدیم کربنات

شکل 2- آهن و آهن زنگ زده

مراحل انجام کار :

• سر 5 عدد از چوب کبریت ها را با آب مرطوب می­کنیم.
• سر چوب کبریت های مرطوب را به سدیم کربنات و سپس با پودر آهن (III ) اکسید (کافی است آهن های زنگ زده را با خراشیدن برداریم) آغشته می­کنیم.
• چوب کبریت ها را با گیره در شعله آبی چراغ بونزن قرار می­دهیم. هنگامی که بیش از نیمی از طول چوب کبریت ها سوخت، آن ها را خاموش می­کنیم و به مدت 30 ثانیه صبر می کنیم تا خنک شوند.
• قسمت های سوخته را جداکرده و پودر می­کنیم و در شیشه ساعت می­ریزیم.
• آهن­ربا را در زیر شیشه ساعت حرکت می­دهیم و مشاهده می­کنیم آهن از مخلوط درون شیشه ساعت جدا می­شود.

نتیجه آزمایش/چرایی آزمایش :

در واقع برای به دست آوردن آهن از ترکیب سازنده­اش از عنصر کربن استفاده شده، زیرا واکنش پذیری کربن بیشتر از آهن است. البته عناصر واکنش پذیرتر دیگری هم وجود دارد، اما دلیل دیگر استفاده از کربن دسترسی آسان تر و کم هزینه تر بودن آن است. در این واکنش سدیم کربنات به عنوان کمک ذوب استفاده می­شود. هم­چنین تماس بین مواد واکنش دهنده را بیشتر می­کند.

پرسش:

• معادله­ی واکنش انجام شده را بنویسید.
• تمایل کدام عنصر برای واکنش با اکسیژن بیشتر است؟( آهن یا کربن )
• چه دلایلی باعث شده که در فولاد مبارکه مانند همه ی شرکت های فولاد جهان، برای استخراج آهن از کربن استفاده شود؟
• از کدام ویژگی فیزیکی آهن برای جداسازی آن استفاده کردید؟

پاسخ :

• 2  Fe₂O_{3 (s)}     +      3 C_(s)       →      4Fe_{(s)    +}        3 CO_{2  (S)}

• کربن
• دسترسی آسان تر و کم هزینه تر بودن آن
• خاصیت مغناطیسی