محتويات
الأداة المناسبة لفصل برادة الفحم ومسحوق الحديد
الأداة المناسبة لفصل برادة الفحم ومسحوق الحديد هي المغناطيس.
يتم فصل الفحم ومسحوق الحديد عن طريق تقنية الفصل المغناطيسي، حيث يعتمد الفصل المغناطيسي على الاختلافات في الخصائص المغناطيسية بين جزيئات الفحم ومسحوق الحديد، وفيما يلي خطوات استخدام الفصل المغناطيسي لفصل برادة الفحم ومسحوق الحديد:
- الحصول على فاصل مغناطيسي وهو أداة استخدام المغناطيسات لجذب وفصل المواد المغناطيسية عن المواد غير المغناطيسية، وهو المغناطيس في أبسط صورة.
- ضع الخليط بالقرب من الفاصل المغناطيسي، وسيقوم الحقل المغناطيسي الناتج عن الفاصل بجذب مسحوق الحديد المغناطيسي، مما يتسبب في فصله عن جزيئات مسحوق الفحم غير المغناطيسية.
- بمجرد أن يتم جذب مسحوق الحديد المغناطيسي إلى الفاصل المغناطيسي، يمكن فصله بسهولة عن تقاطعات الفحم غير المغناطيسية.
- يمكن القيام بذلك عن طريق إزالة مسحوق الحديد يدويًا من الفاصل أو باستخدام آلية لجمع المواد المفصولة.
من خلال استخدام الفصل المغناطيسي، يمكن فصل جزيئات الفحم ومسحوق الحديد بشكل فعال بناءً على خصائصهم المغناطيسية، وفي حالة وجود عناصر أخرى مثل الملح، يجب أن تخلط الخليط المتبقي مع الماء، ويذوب الملح تمامًا، وبعد ذلك يجب أن تصفي الخليط، ثم يجب أن تسخن الناتج المتبقي حتى يتبخر جميع الماء وعندها ستحصل على ملح الطعام بدون أي شوائب. [1]
كيف يمكن فصل خليط الحديد والكبريت
تفصل مزيج من حبيبات الحديد ومسحوق الكبريت بواسطة عدة طرق كما يلي :
- يمكن فصل حبيبات الحديد عن مسحوق الكبريت المطحون باستخدام مغناطيس حيث أن الحديد مغناطيسي، في حين أن الكبريت عنصر غير مغناطيسي.
- طريقة التبخير وهو انتقال المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية، دون الانتقال إلى الحالة السائلة.
- يمكن استخدام الطرد المركزي لفصل حبيبات الحديد الثقيلة عن مسحوق الكبريت الخفيف، حيث يتم تدوير الخليط بسرعة عالية في جهاز الطرد، مما يؤدي إلى ترسيب الجسيمات الثقيلة مثل حبيبات الحديد في القاع وفصلها عن الجسيمات الخفيفة مثل مسحوق الكبريت.
- يمكن استخدام الترشيح لفصل حبيبات الحديد الكبيرة عن مسحوق الكبريت الدقيق، حيث يتم صب المزيج في وعاء يحتوي على ورقة ترشيح أو أي وسط ترشيح مناسب، يتم تراكم حبيبات الحديد على الورقة الترشيحية بينما يمر مسحوق الكبريت الدقيق خلالها ويتجمع في الوعاء.
هذه بعض الطرق الشائعة المستخدمة لفصل مزيج من حبيبات الحديد ومسحوق الكبريت، ويتم اختيار الطريقة المناسبة بناءً على الظروف والمتطلبات المحددة للتجربة. [2]
ما هو مسحوق الفحم
مسحوق الفحم هو صورة بسيطة لعنصر الفحم.
مسحوق الفحم النشط عادة ما يستخدم في الصناعة لإزالة المواد غير المرغوب فيها، على سبيل المثال يُستخدم عادة في أنظمة معالجة المياه حيث يُستخدم لإزالة المركبات غير المرغوب فيها من الماء، حيث تم استخدام الفحم المنشط أيضًا في العديد من علاجات التجميل حيث يُستخدم للتقشير أو تنقية البشرة، بالإضافة إلى ذلك تم استخدامه في تنظيف الأسنان منذ عصر الرومان.
يتم استخراج مسحوق الفحم الذي نستخدمه من التربة المستدامة المصدر، حيث يتم حرق التربة في أفران مسيطر عليها ، ثم يتم تنشيطها بالبخار وتنقيتها وطحنها قبل استخدامها في المنتجات والتجارب المختلفة. [3]
ماذا يحدث عند تسخين خليط من برادة الحديد ومسحوق الكبريت
عند تسخين هذا الخليط يتكون مركب كبريتيد الحديد (FeS).
عندما يتم تجميع مسحوق الحديد ومسحوق الكبريت معًا، يتم الاحتفاظ بالصفات الكيميائية للمكونين، وهذا يعني أنهما لم يختبرا أي تغيرات كيميائية، وعند تسخين هذا الخليط يحدث تفاعل كيميائي يؤدي إلى تكوين كبريتيد الحديد (FeS).
يتم تكوين كبريتيد الحديد عندما يتم حرق خليط من مسحوق الحديد ومسحوق الكبريت إلى درجة حرارة عالية، حيث أن نقطة انصهار الكبريت أقل من نقطة انصهار الحديد، ونتيجة لذلك عندما نسخن خليط مسحوق الحديد ومسحوق الكبريت، ينصهر الكبريت أولا، ثم يتحد الكبريت المنصهر مع مسحوق الحديد في الخليط لتكوين المركب الكيميائي كبريتيد الحديد، والذي يكون لونه أسود.
ويتم ذلك طبقًا للمعادلة الكيميائية: Fe + S = FeS
يتم تكوين كبريتيد الحديد المعروف أيضًا باسم البرايت، وهو معدن يعتبر ذهب زائف في الطبيعة لأنه يحدث عادة في ارتباط مع ترسبات الذهب وقد خدع العديد من المنقبين المتطلعين بمظهره الذهبي الجذاب.
ويتبلور كبريتيد الحديد تحت الأرض من المياه الساخنة المضغوطة ويمكن أن ينمو ليصبح بلورات مكعبة كبيرة نسبيًا، هذا البلورة بحجم بوصة واحدة، وعلى الرغم من كمالها الغير عادي، إلا أنها ليست ضخمة جدًا حيث لم يتم قطعها أو تلميعها، وحوافها حادة جدًا، تمامًا كما خرجت من الأرض.
يحدث تحول كيميائي عند تسخين خليط من الحديد ومسحوق الكبريت، كما يمكن أن يتم إنتاج ثاني أكسيد الكبريت، وهو غاز مزعج وسام ومسبب للاختناق، عن طريق حرق الكبريت الصلب والمنصهر، يتم تكوين مركب كبريتيد الحديد بواسطة تفاعل ناري لعنصري الحديد والكبريت. [4]
كيف يتحول الحطب إلى فحم
تحويل الحطب إلى فحم يتم عن طريق عملية تسمى تجفيف أو تكرير الحطب يتم صنعه عن طريق حرق الخشب ببطء في فرن قليل التهوية، مما يحوله إلى الكربون.
الخشب مصنوع من الألياف (السليلوز) والمعادن (المعادن)، عندما يحترق الخشب، يتفاعل الأكسجين والعناصر الأخرى في الهواء (بشكل رئيسي الكربون والهيدروجين والأكسجين) لتشكيل ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي، بينما تتحول المعادن إلى رماد.
ومع ذلك عندما يحترق الخشب في فرن مع توقف تدفق الهواء، يستخدم الأكسجين الموجود بالداخل سريعًا ولا يكفي لأكسدة الكربون في الخشب، وبالتالي يترك الكربون ليتحول إلى فحم، وهذا هو السبب في أنه عندما يحترق الفحم، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون فقط بدون أن يخلف دخان أو رائحة، وبعد أن يبرد الفرن بشكل كامل يمكن إخراج الفحم الناتج، حيث تكون النتيجة النهائية فحم صلب ذو لون أسود داكن ورطوبة منخفضة. [5]
استخدامات برادة الحديد
في العادة تكون جسيمات برادة الحديد عبارة عن جسيمات صغيرة أصغر من 0.01 بوصة (0.3 ملم)، وعادة ما يتم إنتاجها عن طريق التقشير أو الطحن أو القطع أجزاء الحديد، ولكن قد تكون أيضًا مصنوعة من الحديد المنصهر وبعض خامات الحديد، وتأتي استخدامات برادة الحديد كما يلي:
- التجارب الكهرومغناطيسية التجارب الكيميائية.
- الأعمال الفنية.
- التركيب المسحوقي في الصناعات.
- الألعاب النارية (الشرارات) والمضافات الخرسانية والرمل الناري.
- يستخدم الطلاب جسيمات الحديد لرسم أو الكشف عن خطوط المجال المغناطيسي وكذلك قوة واتجاه القوة المغناطيسية.
- في تجارب علم الكهرومغناطيسية يتم استخدام مسحوق الحديد لتقييم ومقارنة قوة المغناطيسات الكهربائية حيث كلما رفعت كمية أكبر من جسيمات الحديد، كان المغناطيس أقوى.
- تستخدم في صنع الصمغ المغناطيسي والألعاب المغناطيسية والرسومات الفنية.
- تستخدم في تركيب الدهان المغناطيسي والخرسانة الثقيلة وأجزاء البلاستيك.[6]
