뷔스티테

뷔스티테
뷔스티테
일반
카테고리	산화광물
공식; (기존 단위)	FeO
스트룬츠 분류	4.AB.25
크리스털 시스템	큐빅
크리스털 클래스	헥소옥타헤드랄(m3m) ; H–M 기호: (4/m 3 2/m)
스페이스 그룹	Fm3m(225호)
식별
색	회백색에서 황색 또는 갈색, 얇은 부분에서는 무색
수정습관	피라미드, 프리즘
클라바주	{001} 완벽
골절	부콘코이드에서 거친 부분까지
모스 눈금 경도	5–5.5
비중	5.88
밀도	5.7 g/cm3
굴절률	합성 결정체 1.735–2.32
플레이오크로이즘	없음
용해성	희석된 HCl에 용해성
기타 특성	페리클라아제로 고체 솔루션 형성

뷔스티테의 결정구조

뷔스티테(FeO )는 철의 광물 형태((物形)이다.II) 운석 및 고유 철과 함께 발견된 산화물. 회색으로, 반사광에 녹색을 띤 틴트를 가지고 있다. 뷔스티트는 등축-헥사옥타헤드 결정체에서 불투명에서 반투명 금속성 알갱이로 결정된다. 모스 경도 5~5.5, 비중 5.88이다. 뷔스티테는 비스토이치계 화합물의 대표적인 예다.

뷔스티테는 독일의 야금학자이자 카이저 윌헬름-인스티투트르 아이젠포스충(현재의 막스 플랑크 철연구 GmbH 연구소)의 창립 이사인 프리츠 뷔스트(1860–1938)의 이름을 따서 명명되었다.^[1]

독일에서의 그것의 유형 지역성 외에도, 그것은 그린란드의 디스코 섬, 인도의 자르칸드 주 자리아 칸필드에서 보고되었고, 많은 킴벌라이트 파이프에 다이아몬드에 포함된 것으로 보고되었다. 심해망간결절에서도 보고된다.

그것의 존재는 매우 감소된 환경을 나타낸다.

뷔스티테 레독스 버퍼

뷔스티테는 지질화학에서 암석이 너무 줄어들어 피, 즉 헤마이트가 존재하지³⁺ 않는 암석 내 산화 재생 완충제를 정의한다.

바위의 리독스 상태가 더욱 감소함에 따라 자석은 뷔스티이트로 변환된다. 이것은 자석의 Fe³⁺ 이온을 Fe²⁺ 이온으로 변환하여 발생한다. 다음과 같은 반응이 예시된다.

{\ce {{\underset {magnetite}{FeO.Fe2O3}}+{\underset {그래피티/다이아몬드}-{C}->{3FeO}+{\underset {carbon\ 일산화탄소}{{{}}}}{CO}}

자석석의 공식은 FeO보다₃₄ FeO·FeO로₂₃ 더 정확하게 표기되어 있다. 마그네타이트는 뷔스타이트와 헤마타이트의 고체 용액이 아니라 FeO와 FeO의₂₃ 한 부분이다. 자석은 모든³⁺ Fe 자석이 Fe로²⁺ 변환될 때까지 철의 산화 광물 조합은 뷔스티이트-마그네사이트로 남아 있고, 나아가 암석의 레독스 상태는 같은 수준의 산소 도망도에 머물러 있기 때문에 redox buffer라고 불린다. 이것은 물의 H⁺/OH산-베이스⁻ 시스템의 버퍼링과 유사하다.

일단 Fe가³⁺ 소비되면, 산소를 시스템에서 제거해야만 산소를 더 줄일 수 있고 뷔스티트는 토종 철로 변환된다. 암석의 산화제 미네랄 평형 어셈블리는 뷔스티이트-마그네이트-철(Wostite-Magnetite-iron)이 된다.

자연에서 뷔스타이트-마그네이트 구성까지도 얻을 수 있을 정도로 화학적으로 감소된 유일한 자연 시스템은 드물다. 탄산이 풍부한 스카른, 운석, 풀구라이트, 번개에 영향을 받는 암석, 그리고 아마도 감소된 탄소가 존재하는 맨틀은 다이아몬드나 흑연의 존재로 대표된다.

규산염 광물에 미치는 영향

암석 내 Fe²⁺ 대 Fe의³⁺ 비율은 부분적으로 암석의 규산염 광물 결합을 결정한다. 주어진 화학적 구성의 바위 안에서, 철은 그 온도와 압력에서 안정된 대량 화학적 구성과 광물 단계에 기초하여 광물로 들어간다. 철은 Fe로²⁺ 존재하는 경우에만 Pyroxene과 Olivine과 같은 미네랄을 넣을 수 있다; Fe는³⁺ fayalite Olivine의 격자로 들어갈 수 없기 때문에 두 Fe³⁺ 이온에 대해 하나의 Fe가²⁺ 사용되고 하나의 자석분자가 생성된다.

화학적으로 감소된 암석에서는 철분이 올리빈으로 들어가는 성향으로 인해 자석석이 없을 수 있으며, 실리카가 사용할 수 있는 것보다 철분이 과다한 경우에만 뷔스티트가 존재할 수 있다. 따라서 뷔스티트는 화학적으로 많이 감소된 실리카 불포화합물에서만 발견될 수 있으며, 이는 모든 Fe를³⁺ 제거하고 규산염 광물 외부에 철을 유지해야 할 필요를 충족한다.

자연에서 탄산염 암석, 잠재적으로 탄산염, 킴벌라이트, 탄산염 함유 멜릴레이트 암석 및 기타 희귀 알칼리성 암석이 이러한 기준을 충족할 수 있다. 그러나, 뷔스타이트는 자연에서 대부분의 암석에서는 보고되지 않는데, 이는 잠재적으로 뷔스타이트로 자석을 몰기 위해 필요한 리독스 상태가 매우 드물기 때문이다.

질소 고정에서의 역할

전 세계 에너지 예산의 약 2~3%가 암모니아 생산을 위한 하버 공정에 할당되는데, 이 공정에 암모니아는 뷔스티트 유래 촉매에 의존한다. 산업 촉매는 미세하게 분쇄된 철분 분말에서 얻는데, 보통 고순도 자석(FeO₃₄)을 감소시켜 얻는다. 분쇄된 철금속은 정의된 입자 크기의 자석 또는 뷔스티이트를 주기 위해 연소(산소화)된다. 그러면 자석(또는 뷔스티이트) 입자가 부분적으로 감소하여 그 과정에서 산소의 일부를 제거한다. 그 결과로 생긴 촉매 입자는 뷔스티이트의 껍질에 싸여 있는 자석체의 핵으로 이루어져 있으며, 그 다음에는 철 금속의 외부 껍질로 둘러싸여 있다. 촉매는 감속 시 대부분의 부피를 유지하여 다공성 고표면 소재가 발생하여 촉매로서의 효과를 높인다.^[2]^[3]

역사적 용법

Vagn Fabritius Buchwald에 따르면, Wüstite는 철기 시대 동안 단조 용접 공정을 용이하게 하는 중요한 성분이었다. 고대에는 목탄 단지를 이용하여 대장간을 할 때, 철이나 철이 놓인 깊은 숯 굴은 금속 위에 얇은 뷔스티이트 층을 생성하면서, 매우 감소하고, 사실상 산소가 없는 환경을 제공했다. 용접 온도에서 철은 산소와 반응성이 매우 높아지며, 공기 중에 노출되면 슬래그의 두꺼운 층을 형성하여 철이나 강철을 용접하는 것이 거의 불가능하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해, 고대 대장장이들은 흰색의 뜨거운 금속 위에 소량의 모래를 던지곤 했다. 모래 속의 실리카는 뷔스티이트와 반응하여 페이알라이트를 형성하고, 이는 용접 온도 바로 아래에서 녹는다. 이것은 금속을 산소로부터 보호하는 효과적인 유속을 만들어 냈고 산화물과 불순물 추출에 도움을 주어 쉽게 용접할 수 있는 순수한 표면을 남겼다. 비록 옛사람들은 이것이 어떻게 작용하는지 알지 못했지만, 철을 용접하는 능력은 청동기 시대를 벗어나 현대로 나아가는 데 기여했다.^[4]

참고 항목

참조

^ Schenck, Rudolf; Dingmann, Thomas (1927). "Gleichgewichtsuntersuchungen über die Reduktions-, Oxydations- und Kohlungsvorgänge beim Eisen III" [Stoichiometric studies on the reduction, oxidation and carbonation processes in iron III]. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 166: 113–154. doi:10.1002/zaac.19271660111.
^ Jozwiak, W. K.; Kaczmarek, E.; et al. (2007). "Reduction behavior of iron oxides in hydrogen and carbon monoxide atmospheres". Applied Catalysis A: General. 326: 17–27. doi:10.1016/j.apcata.2007.03.021.
^ Appl, Max (2006). "Ammonia". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_143.pub2.
^ Buchwald, Vagn Fabritius (2005). Iron and Steel in Ancient Times. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. p. 65.

미네랄 데이터 퍼브. PDF 파일 2006년 3월 5일 액세스
Euromin 액세스 2006년 3월 5일
2006년 3월 5일에 Mindat.org에서 Wüstite
웹 미니어처 데이터 액세스 2006년 3월 5일

[1] Schenck, Rudolf; Dingmann, Thomas (1927). "Gleichgewichtsuntersuchungen über die Reduktions-, Oxydations- und Kohlungsvorgänge beim Eisen III" [Stoichiometric studies on the reduction, oxidation and carbonation processes in iron III]. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 166: 113–154. doi:10.1002/zaac.19271660111.

[jozwiak-2] Jozwiak, W. K.; Kaczmarek, E.; et al. (2007). "Reduction behavior of iron oxides in hydrogen and carbon monoxide atmospheres". Applied Catalysis A: General. 326: 17–27. doi:10.1016/j.apcata.2007.03.021.

[Appl-3] Appl, Max (2006). "Ammonia". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_143.pub2.

[4] Buchwald, Vagn Fabritius (2005). Iron and Steel in Ancient Times. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. p. 65.

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