بررسی حالت‌های اکسیداسیون آهن به کمک آنالیز رامان

مرداد ۱۵, ۱۴۰۲
مریم سادات مرصعی- دکتری نانو شیمی
بدون نظرات

طیف سنجی رامان یک تکنیک قدرتمند در مطالعه حالت‌های اکسیداسیون اتم‌ها است. این روش اطلاعاتی در مورد حالت‌های ارتعاشی مولکول‌ها ارائه می‌دهد و از این طریق وضعیت اکسیداسیون اتم‌ها در مولکول را تعیین می‌کند. این اطلاعات برای درک خواص شیمیایی مولکول‌ها بسیار ارزشمند است. چنان‌چه در حوزه مواد و شیمی فعالیت دارید،‌ پیشنهاد میکنم که مطالعه این مطلب را از دست ندهید.

کاربرد طیف سنجی رامان در ارزیابی حالت‌ اکسیداسیون اتم‌ ها

طیف‌ سنج رامان یک ابزار قدرتمند برای مطالعه حالت‌های ارتعاشی مولکول‌ها است. روش رامان بر اساس حالت‌های ارتعاشی یک مولکول اطلاعاتی در مورد وضعیت اکسیداسیون اتم‌ها ارائه می‌دهد. به طور کلی، حالت‌های ارتعاشی یک مولکول با ساختار آن مولکول در ارتباط است. این ساختار مولکولی نیز به نوبه خود به حالت اکسیداسیون اتم‌های موجود در مولکول بستگی دارد. برای مثال، طول پیوندها و زوایای پیوند در یک مولکول ممکن است بسته به حالت اکسیداسیون اتم‌های درگیر تغییر کند. میکروسکوپ رامان تکرام به راحتی و به سرعت قادر به تشخیص این تغییرات در حالت اکسیداسیون اتم‌ها است.

اگر به دنبال خرید میکروسکوپ رامان هستید، حتما پیش از آن راهنمای خرید میکروسکوپ رامان را مطالعه کنید.

برای درک چگونگی عملکرد سیستم رامان، اعداد اکسایش آهن را به عنوان یکی از پرکاربردترین عناصر شیمیایی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

تعیین عدد اکسایش آهن با استفاده از طیف سنجی رامان

زنگ زدگی ناشی از خوردگی مواد آهنی حالت‌های اکسیداسیون مختلف و در نتیجه ساختارهای کریستالی متفاوتی مانند Fe_۳O_۴ ،Fe_۲O_۳ و FeOOH دارند. این ساختارهای متنوع منجر به تفاوت‌هایی در طیف‌های رامان حاصل می‌شوند (شکل ۲). به علاوه نوع زنگ زدگی ایجاد شده در آهن به محیط مواجهه بستگی دارد. بنابراین آنالیز حالت اکسیداسیون زنگ زدگی می‌تواند سبب روشن شدن علل خوردگی و اقدامات لازم برای جلوگیری از آن شود.

**شکل ۲: طیف‌های رامان اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن**

در این بخش حالت‌های اکسیداسیون دو نمونه گرفته شده از محیط‌ داخلی و خارجی زنگ زدگی با استفاده از میکرو طیف‌ سنج رامان مورد آنالیز قرار گرفت. به این منظور برای هر نمونه زنگ، یک اندازه گیری نقطه‌ای انجام گرفت. نمونه‌ داخلی طیف‌ چندگانه‌ای مربوط به حالت‌های اکسیداسیون مختلف α-Fe_۲O_۳ و Fe_۳O_۴ نشان داد. در حالی که نمونه‌ سطحی حضور γ-FeOOH را نشان داد (شکل ۳).

مطالعه مقاله طیف سنجی رامان در آنالیز جوهر خودکار و پردازش اسناد

**شکل ۳: نتایج رامان حاصل از نمونه‌ سطحی**

تشخیص چگونگی توزیع اجزا با تصویربرداری (mapping) رامان

به منظور درک چگونگی توزیع اجزا از تصویربرداری رامان استفاده می‌شود. به طور کلی، تشخیص توزیع اجزا با چشم کار بسیار دشواری است. اما با استفاده از یک نقشه با رنگ کاذب و ایجاد یک تصویر شیمیایی می‌توان به راحتی توزیع اجزا را تعیین کرد. میکروسکوپ های رامان SRM قابلیت نقشه برداری دارند. در این قسمت از طیف معمولی هر جز به عنوان طیف مرجع استفاده می‌شود. سپس یک تصویر شیمیایی با استفاده از همبستگی (شباهت) با طیف مرجع ایجاد می‌شود (شکل ۴). نتایج حاصل از این آنالیز برای درک علت خوردگی مفید خواهد بود.

**شکل ۴: نتایج آنالیز رامان نمونه جمع آوری شده از داخل**

جمع بندی

در این مطلب شرح دادیم که با استفاده از طیف سنجی رامان می‌توان به راحتی وضعیت اکسیداسیون اتم‌ها و ساختار بلوری مواد معدنی مانند زنگ‌ها را آنالیز کرد. علاوه بر این، دریافتیم که آنالیز رامان ابزار بسیار موثری برای تصویربرداری از نمونه‌ها است. این تصاویر اطلاعات ارزشمندی در رابطه با توزیع اجزا در نمونه‌ها ارائه می‌دهد. اگر در این حوزه به توضیحات بیشتری نیاز دارید، با کارشناسان شرکت تکسان در تماس باشید.