أكسيد الحديد الأسود

بالإضافة إلى الصخور النارية، يوجد أكسيد الحديد الأسود أيضًا في الصخور الرسوبية، بما في ذلك تشكيلات الحديد النطاقات وفي رواسب البحيرات والبحار كحبيبات مخلفات وكأحفورات مغناطيسية. يُعتقد أيضًا أن الجسيمات النانوية أكسيد الحديد الأسود تتشكل في التربة، حيث من المحتمل أن تتأكسد بسرعة لتتحول إلى مادة maghemite.

ترتبط المغناطيسية الحيوية عادة بوجود بلورات المغنتيت الحيوية ، والتي تحدث على نطاق واسع في الكائنات الحية. تتراوح هذه الكائنات من البكتيريا (على سبيل المثال ، Magnetospirillum magnetotacticum) إلى الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، حيث توجد بلورات المغنتيت (وغيرها من المركبات الحساسة مغناطيسيًا) في أعضاء مختلفة ، اعتمادًا على الأنواع. تفسر المغناطيسية الحيوية تأثيرات المجالات المغناطيسية الضعيفة على الأنظمة البيولوجية. هناك أيضًا أساس كيميائي للحساسية الخلوية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية (الجلفانوتاكسيس). يتم تمعدن جزيئات المغنتيت النقية في العناصر المغناطيسية ، والتي تنتجها عدة أنواع من البكتيريا المغناطيسية. تتكون المغنطيسية من سلاسل طويلة من جسيمات المغنتيت الموجهة التي تستخدمها البكتيريا للملاحة. بعد موت هذه البكتيريا ، يمكن حفظ جزيئات أكسيد الحديد الأسود في المغنطيسومات في الرواسب كأحافير مغناطيسية. يمكن لبعض أنواع البكتيريا اللاهوائية غير المغناطيسية أيضًا أن تخلق المغنتيت في الرواسب الخالية من الأكسجين عن طريق تقليل أكسيد الحديديك غير المتبلور إلى أكسيد الحديد الأسود. من المعروف أن عدة أنواع من الطيور تدمج بلورات المغنتيت في المنقار العلوي للاستقبال المغناطيسي ، والتي (بالاقتران مع الكريبتوكروميس في شبكية العين) تمنحها القدرة على الإحساس بالاتجاه والقطبية وحجم المجال المغناطيسي المحيط. الكيتون ، وهو نوع من الرخويات ، له بنية تشبه اللسان تُعرف باسم الرادولا ، مغطاة بأسنان مغطاة بالمغنتيت أو أسنان. تساعد صلابة المغنتيت في تكسير الطعام ، وقد تساعد خصائصه المغناطيسية أيضًا في التنقل. قد يخزن المغنتيت البيولوجي معلومات حول المجالات المغناطيسية التي تعرض لها الكائن الحي ، مما يسمح للعلماء بالتعرف على هجرة الكائن الحي أو حول التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض بمرور الوقت.

التركيب الكيميائي للمغنتيت هو FeFe2O4. تم إنشاء التفاصيل الرئيسية لهيكلها في عام 1915. وكانت واحدة من أولى الهياكل البلورية التي تم الحصول عليها باستخدام حيود الأشعة السينية. الهيكل هو الإسبنيل المعكوس ، حيث تشكل أيونات O شبكة مكعبة مركزية الوجه وكاتيونات حديدية تشغل مواقع بينية. نصف كاتيونات الحديد تحتل مواقع رباعية السطوح بينما النصف الآخر ، جنبا إلى جنب مع الحديد ، تحتل مواقع الاوكتاهدرا. تتكون خلية الوحدة من 32 أيونات O وطول خلية الوحدة = 0.839 نانومتر. يحتوي المغنتيت على كل من حديد الحديد والحديد ، مما يتطلب بيئات تحتوي على مستويات وسيطة من توافر الأكسجين لتكوينها. يختلف المغنتيت عن معظم أكاسيد الحديد الأخرى من حيث أنه يحتوي على الحديد ثنائي التكافؤ وثنائي التكافؤ. كعضو في مجموعة الإسبنيل ، يمكن أن يشكل المغنتيت محاليل صلبة مع المعادن ذات التركيب المتماثل ، بما في ذلك أولفوسبينيل (Fe2TiO4) ، هيرسينيت (FeAl2O4) والكروميت (FeCr2O4). Titanomagnetite ، المعروف أيضًا باسم Magnetite titaniferous ، هو محلول صلب بين المغنتيت و ulvospinel الذي يتبلور في العديد من الصخور النارية mafic. قد يخضع Titanomagnetite لتحلل الأكسجين أثناء التبريد ، مما يؤدي إلى نمو المغنتيت والإلمنيت.

بسبب محتواه العالي من الحديد ، لطالما كان المغنتيت خامًا رئيسيًا للحديد. يتم اختزاله في أفران الصهر إلى حديد خام أو حديد إسفنجي لتحويله إلى صلب.

التسجيل المغناطيسي

تم تطوير التسجيل الصوتي باستخدام شريط الأسيتات المغناطيسي في الثلاثينيات. استخدم المغنطوفون الألماني مسحوق المغنتيت كوسيط تسجيل. بعد الحرب العالمية الثانية ، واصلت شركة 3M العمل على التصميم الألماني. في عام 1946 ، وجد باحثو 3M أنه يمكنهم تحسين الشريط الذي يعتمد على المغنتيت ، والذي يستخدم مساحيق من البلورات المكعبة ، عن طريق استبدال المغنتيت بجزيئات على شكل إبرة من أكسيد غاما الحديديك (γ-Fe ₂

س ₃

).

الحفز

يتم تخصيص ما يقرب من 2-3 ٪ من ميزانية الطاقة العالمية لعملية هابر لتثبيت النيتروجين ، والتي تعتمد على المحفزات المشتقة من المغنتيت. يتم الحصول على المحفز الصناعي من مسحوق الحديد المطحون ناعماً ، والذي يتم الحصول عليه عادةً عن طريق تقليل المغنتيت عالي النقاء. يتم حرق (أكسدة) معدن الحديد المسحوق لإعطاء أكسيد الحديد الأسود أو wüstite بحجم جسيم محدد. يتم بعد ذلك تقليل جزيئات أكسيد الحديد الأسود (أو wüstite) جزئيًا ، وإزالة بعض الأكسجين في هذه العملية. تتكون جزيئات المحفز الناتجة من لب من المغنتيت ، مغلف بقشرة من wüstite ، والتي بدورها محاطة بقشرة خارجية من معدن الحديد. يحافظ المحفز على معظم حجمه الكتلي أثناء الاختزال ، مما ينتج عنه مادة عالية المسامية ذات مساحة سطح عالية ، مما يعزز فعاليتها كمحفز.

جزيئات المغنتيت النانوية

تُستخدم جسيمات المغنتيت الدقيقة والنانوية في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، من الطبية الحيوية إلى البيئية. أحد الاستخدامات هو تنقية المياه: في الفصل المغناطيسي عالي التدرج ، سوف ترتبط الجسيمات النانوية المغنتيت التي يتم إدخالها في المياه الملوثة بالجسيمات العالقة (المواد الصلبة أو البكتيريا أو العوالق ، على سبيل المثال) وتستقر في قاع السائل ، مما يسمح للملوثات بأن تكون إزالة جزيئات أكسيد الحديد الأسود وإعادة تدويرها وإعادة استخدامها. تعمل هذه الطريقة مع الجسيمات المشعة والمسرطنة أيضًا ، مما يجعلها أداة تنظيف مهمة في حالة إدخال المعادن الثقيلة في أنظمة المياه. يمكن أن تدخل هذه المعادن الثقيلة مستجمعات المياه بسبب مجموعة متنوعة من العمليات الصناعية التي تنتجها ، والتي يتم استخدامها في جميع أنحاء البلاد. تعد القدرة على إزالة الملوثات من مياه الشرب المحتملة من التطبيقات المهمة ، حيث إنها تقلل بشكل كبير من المخاطر الصحية المرتبطة بشرب المياه الملوثة.

تطبيق آخر للجسيمات النانوية المغناطيسية في تكوين السوائل الممغنطة. يتم استخدامها بعدة طرق ، بالإضافة إلى كونها ممتعة للعب بها. يمكن استخدام السوائل الممغنطة لتوصيل الأدوية إلى جسم الإنسان. يسمح مغنطة الجسيمات المرتبطة بجزيئات الدواء "بالسحب المغناطيسي" للمحلول إلى المنطقة المرغوبة من الجسم. سيسمح هذا بعلاج مساحة صغيرة فقط من الجسم ، بدلاً من الجسم ككل ، ويمكن أن يكون مفيدًا للغاية في علاج السرطان ، من بين أمور أخرى. تُستخدم السوائل الحديدية أيضًا في تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

صناعة تعدين الفحم

لفصل الفحم عن النفايات ، تم استخدام حمامات متوسطة كثيفة. استخدمت هذه التقنية الاختلاف في الكثافات بين الفحم (1.3-1.4 طن لكل متر مكعب) والصخر الزيتي (2.2-2.4 طن لكل متر مكعب). في وسط ذي كثافة متوسطة (ماء مع أكسيد الحديد الأسود) ، غرقت الحجارة وعوم الفحم.

أكسيد الحديد الأسود هو جزء من الأسطورة اليونانية القديمة التي تحكي قصة راع يوناني في جنوب تركيا اليوم الذي واجه بعض الحجارة السوداء الغامضة. كان رأس عصاه الحديدي ينجذب بشكل غريب إلى هذه الحجارة. كانت مصنوعة من أكسيد الحديد الأسود، ولها جاذبية مغناطيسية للحديد.

Magnetite أحيانًا بكميات كبيرة في رمال الشاطئ. توجد هذه الرمال السوداء (الرمال المعدنية أو الرمال الحديدية) في أماكن مختلفة ، مثل Lung Kwu Tan of Hong Kong ؛ كاليفورنيا، الولايات المتحدة؛ والساحل الغربي للجزيرة الشمالية لنيوزيلندا. يتم نقل المغنتيت ، المتآكل من الصخور ، إلى الشاطئ عن طريق الأنهار ويتركز بواسطة حركة الأمواج والتيارات. تم العثور على رواسب ضخمة في تشكيلات الحديد النطاقات. تم استخدام هذه الصخور الرسوبية لاستنتاج التغيرات في محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. توجد أيضًا رواسب كبيرة من المغنتيت في منطقة أتاكاما في تشيلي ؛ منطقة فالنتين في أوروغواي ؛ كيرونا ، السويد ؛ مناطق بيلبارا والغرب الأوسط وشمال غولد فيلدز في غرب أستراليا ؛ شبه جزيرة آير في جنوب أستراليا ؛ منطقة تالاوانج في نيو ساوث ويلز ؛ وفي منطقة Adirondack بنيويورك في الولايات المتحدة. كديت إيج جيل ، أعلى جبل في موريتانيا ، مصنوع بالكامل من المعدن. توجد الودائع أيضًا في النرويج وألمانيا وإيطاليا وسويسرا وجنوب إفريقيا والهند وإندونيسيا والمكسيك وهونغ كونغ وفي أوريغون ونيوجيرسي وبنسلفانيا ونورث كارولينا ووست فرجينيا وفرجينيا ونيو مكسيكو ويوتا وكولورادو في الولايات المتحدة. في عام 2005 ، اكتشفت شركة Cardero Resources للتنقيب عن ترسبات هائلة من الكثبان الرملية الحاملة للمغنتيت في بيرو. يغطي حقل الكثبان الرملية 250 كيلومترًا مربعًا (100 ميل مربع) ، ويبلغ ارتفاع أعلى الكثبان أكثر من 2000 متر (6560 قدمًا) فوق أرضية الصحراء. يحتوي الرمل على 10٪ مغنتيت. يمكن أن يؤثر المغنتيت بكميات كبيرة على التنقل في البوصلة. يوجد في تسمانيا العديد من المناطق ذات الصخور الممغنطة للغاية والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على البوصلات. يلزم اتخاذ خطوات إضافية وملاحظات متكررة عند استخدام بوصلة في تسمانيا لتقليل مشكلات التنقل إلى الحد الأدنى. تم العثور على بلورات المغنتيت ذات عادة مكعب في مكان واحد فقط: Balmat ، مقاطعة سانت لورانس ، نيويورك. يمكن أيضًا العثور على المغنتيت في الحفريات بسبب التمعدن الحيوي ويشار إليها باسم أحافير المغناطيسية. هناك أيضًا حالات من أكسيد الحديد الأسود مع أصول في الفضاء قادمة من النيازك.

أكسيد الحديد الأسود هو حجر قوي يستخدمه المؤمنون لمساعدة الشخص على جذب الأشياء والأشخاص والمواقف التي يرغبون فيها بشدة في حياتهم. غالبًا ما يشار إليه باسم حجر المغناطيس ، وله خصائص مغناطيسية طبيعية. عند وضعها على التاج وشاكرات الجذر ، فإنها ستحاذي كل الشاكرات وتجلب إحساسًا بالتوازن في جميع أنحاء الجسم. ارتدِها يوميًا للحماية النفسية وزيادة الوضوح العقلي.