Оксид железа используется в продуктах питания, реализуемых и изготовляемых на территории ряда стран бывшего Советского Союза, достаточно редко. Е172 используется для того, чтобы подкрасить готовое изделие в красный, черный или желтый цвета. Но в Российской Федерации чаще всего такую добавку применяют, чтобы закрасить икру искусственного происхождения в черный цвет.
Намного шире используется этот красный краситель в европейских государствах. Там он прошел сертификацию по вопросам качества и безопасности. Местные производители применяют его для того, чтобы подкрасить кондитерские изделия вроде , готовых для массового потребителя пирожных и леденцов.
Главные сведения
Оксид можно часто встретить в составе целого вороха косметических средств разной направленности. Его признали относительно нетоксичным, а за счет своего влагостойкого качества средство успешно справляется с пролонгацией срока хранения изготовленных с его помощью продуктов.
Эксперты отмечают, что красители, которые вырабатываются химическими способами, имеют целый ряд преимуществ, ведь их порог чувствительности к различным факторам внешнего негативного влияния гораздо выше. Кроме этого, подобные вариации славятся более насыщенным тоном, который хорошо сохраняется без угнетения цветовой сочности.
Если сравнивать Е172 с различными натуральными аналогами, то последние померкнут на его фоне из-за слабого противостояния молекулам кислорода. Для добавок естественного происхождения подобная встреча является фатальной – продукт быстро поддается порче.
Сфера использования
Чаще всего оксид железа встречается на заводах из сферы тяжелой промышленности. Здесь без него не обходится выработка чугуна, ведь вещество выступает сырьем для получения крепкого сплава. Также средство выступает аммиачным катализатором, когда необходимо провести ряд реакций в производственных масштабах.
Помимо этого добавка необходима при создании керамических изделий, чтобы придать конечному изделию нужный тон. Не обходится без компонента в строительной области, где он выступает в роли подкрашивающего помощника на стадии производства цементного раствора.
За счет того, что подобный краситель синтетического происхождения не имеет характерного вкуса или запаха, его применяют в пищевых отраслях производства, хотя многие компании стараются заменить его натуральным аналогом.
Объясняется это тем, что вещество не несет никакой практической пользы, но при этом может оказаться токсичным.
Чтобы не подвергать свое тело лишней нагрузке ядовитыми ингредиентами, эксперты настаивают на использовании строгой суточной дозы. Она составляет около 0,2 мг. Если же превышать установленный показатель, то риски получить инфаркт или инсульт возрастают в несколько раз.
Характеристика и получение
Е172 - пищевой краситель, который объединяет три формы оксидов железа. Не имеет запаха и вкуса, выглядит как порошок или паста. Спектр оттенков - черный, коричневый, красный, оранжевый, желтый. Оксиды железа есть в природной среде, но для применения в промышленности используют синтетический метод получения Е172.
Существует 16 форм оксидов железа, но в пищевой отрасли применяют только три:
Вещество хорошо растворяется в неорганических кислотах и не растворяется в воде, органических растворителях и растительных маслах. Сохраняет свойства при воздействии света, тепла, фруктовых кислот и щелочей.
Назначение
Оксид железа участвует в производстве продуктов питания, придавая им необходимый оттенок. Вещество служит прочным пигментом в красках. Выступает сырьем для изготовления металлов. Добавку используют в косметологической, фармацевтической и химической отраслях.
Влияние на здоровье организма человека: польза и вред
Добавка Е172 не вредит здоровью, если употреблять в пределах установленной нормы. За сутки в организм может поступать не более 0,5 мг вещества в расчете на килограмм веса. Чрезмерное количество железа приводит к формированию свободных радикалов, что может вызвать сердечный приступ, инфаркт миокарда и инсульт.
У больных гемохромотозом скопление железа может спровоцировать развитие рака печени. Но краситель Е172, в составе которого есть железо, попав в здоровый организм, полностью перерабатывается и выводится наружу. Таким образом он не вредит здоровью при соблюдении установленной дозировки.
Сферы применения
Пищевая промышленность включает добавку Е172 в состав продуктов, чтобы окрасить их в нужный цвет. Часто краситель используют для придания черного оттенка искусственной икре (особенно в России).
Оксидом железа окрашивают:
- драже, шоколад, конфеты;
- смеси для выпечки;
- паштет из мяса и рыбы;
- корма для животных;
- кондитерские изделия;
- украшения продуктов;
- молочные десерты.
Другие сферы применения оксидов железа:
- металлургия (сырье для изготовления металлов);
- косметология (покраска тонального крема, пудры, краски для ресниц и т.д.);
- фармацевтика (придание цвета препаратам в форме кремов, порошков, драже; для производства лекарств, повышающих гемоглобин);
- химическая отрасль (выполняет роль катализатора);
- лакокрасочное производство (пигмент в составе покрытий и красок).
Содержание в продуктах согласно нормам
Таблица. Норма содержания пищевой добавки E172 в продуктах согласно СанПиН 2.3.2.1293-03 от 26.05.2008
|
Пищевые продукты |
Максимальный уровень содержания Е172 в продуктах |
|
Ароматизированные и/или ферментированные напитки с молоком (какао, шоколадное молоко, питьевой йогурт, напитки на основе сыворотки) |
|
|
Молочные десерты (пудинги, ароматизированные или фруктовые йогурты) |
|
|
Джемы, мармелад, желе |
|
|
Плавленые сыры |
|
|
Корка зрелых сыров |
|
|
Десерты на основе жиров, кроме молочных |
|
|
Пищевой лед (в том числе фруктовый лед и щербет) |
|
|
Консервированные или пастеризованные плоды |
|
|
Пасты на основе плодов |
|
|
Свежие плоды с обработанной поверхностью |
|
|
Десерты на основе плодов (в том числе с фруктовыми ароматизаторами на водной основе) |
|
|
Засахаренные плоды |
|
|
Кондитерские изделия (в том числе карамель, нуга, конфеты) |
|
|
Крупы для завтрака (в том числе овсяные хлопья), десерты на основе круп и крахмалов (например, пудинг из риса, тапиоки) |
|
|
Сладкие соусы, украшения (например, для выпечки), не фруктовые топпинги |
|
|
Сдобные хлебобулочные изделия (соленые, сладкие, острые) и смеси |
|
|
Копченые, сушеные, ферментированные и(или) соленые рыба и рыбопродукты, включая моллюсков, ракообразных и иглокожих |
|
|
Икра и продукты из нее, аналоги лососевых рыб |
|
|
Съедобные оболочки (например, для колбас) |
|
|
Свежие яйца |
Согласно ППП |
|
Соусы и подобные им продукты |
|
|
Приправы и заправки |
|
|
Готовые к употреблению пищевые закуски на основе картофеля, крахмала, круп и муки |
|
|
Обработанные орехи, очищенные орехи,ореховые смеси |
|
|
Бульоны и супы |
|
|
Напитки на водной основе и ароматизаторах, включая "спортивные", "энергетические", "электролитические" и гранулированные |
Законодательство
Использование красителя Е172 допускается практически во всех странах. Он применяется в России, Украине, странах Европы, США, Канаде и многих других государствах.
Соединения двухвалентного железа
I . Гидроксид железа (II)
Образуется при действии растворов щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:
FeCl 2 + 2 KOH = 2 KCl + F е(OH ) 2 ↓
Fe(OH) 2 - слабое основание, растворимо в сильных кислотах:
Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + 2H + = Fe 2+ + 2H 2 O
Дополнительный материал:
Fe(OH) 2 – проявляет и слабые амфотерные свойства, реагирует с концентрированными щелочами:
Fe ( OH ) 2 + 2 NaOH = Na 2 [ Fe ( OH ) 4 ]. образуется соль тетрагидроксоферрат ( II ) натрия
При прокаливании Fe(OH) 2 без доступа воздуха образуется оксид железа (II) FeO - соединение черного цвета :
Fe(OH) 2 t˚C → FeO + H 2 O
В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH) 2 , окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH) 3:
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 ↓
Дополнительный материал:
Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей:
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O
6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O
Соединения железа склонны к комплексообразованию:
FeCl 2 + 6NH 3 = Cl 2
Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (жёлтая кровяная соль)
Качественная реакция на Fe 2+
При действии гексацианоферрата (III) калия K 3 (красной кровяной соли) на растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):
3 Fe 2+ Cl 2 + 3 K 3 [ Fe 3+ ( CN ) 6 ] → 6 KCl + 3 KFe 2+ [ Fe 3+ ( CN ) 6 ]↓
(турнбулева синь – гексацианоферрат ( III ) железа ( II )-калия)
Турнбуллева синь очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила красителем. Названа по имени одного из основателей шотландской фирмы по производству красителей «Артур и Турнбуль».
Соединения трёхвалентного железа
I . Оксид железа (III)
Образуется при сжигании сульфидов железа, например, при обжиге пирита:
4 FeS 2 + 11 O 2 t ˚ C → 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
или при прокаливании солей железа:
2FeSO 4 t˚C → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3
Fe 2 O 3 - оксид к расно-коричневого цвета , в незначительной степени проявляющий амфотерные свойства
Fe 2 O 3 + 6HCl t˚C → 2FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6H + t˚C → 2Fe 3+ + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O t ˚ C → 2 Na [ Fe (OH ) 4 ],образуется соль – тетрагидроксоферрат ( III ) натрия
Fe 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O t˚C → 2 -
При сплавлении с основными оксидамиили карбонатами щелочных металлов образуются ферриты:
Fe 2 O 3 + Na 2 O t˚C → 2NaFeO 2
Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2
II. Гидроксид железа ( III )
Образуется при действии растворов щелочей на соли трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка
Fe(NO 3) 3 + 3KOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3KNO 3
Fe 3+ + 3OH - = Fe(OH) 3 ↓
Дополнительно:
Fe(OH) 3 – более слабое основание, чем гидроксид железа (II).
Это объясняется тем, что у Fe 2+ меньше заряд иона и больше его радиус, чем у Fe 3+ , а поэтому, Fe 2+ слабее удерживает гидроксид-ионы, т.е. Fe(OH) 2 более легко диссоциирует.
В связи с этим соли железа (II) гидролизуются незначительно, а соли железа (III) - очень сильно.
Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III): несмотря на то, что ион Fe 3+ почти бесцветен, содержащие его растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием гидроксоионов железа или молекул Fe(OH) 3 , которые образуются благодаря гидролизу:
Fe 3+ + H 2 O ↔ 2+ + H +
2+ + H 2 O ↔ + + H +
+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 + H +
При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.
Fe(OH) 3 обладает слабо выраженной амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных растворах щелочей:
Fe(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O
Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O
Fe(OH) 3 + NaOH = Na
Fe(OH) 3 + OH - = -
Дополнительный материал:
Соединения железа (III) - слабые окислители, реагируют с сильными восстановителями:
2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 = S 0 ↓ + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl
FeCl 3 + KI = I 2 ↓ + FeCl 2 + KCl
Качественные реакции на Fe 3+
Опыт
1) При действии гексацианоферрата (II) калия K 4 (жёлтой кровяной соли) на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):
4 Fe 3+ Cl 3 + 4 K 4 [ Fe 2+ ( CN ) 6 ] → 12 KCl + 4 KFe 3+ [ Fe 2+ ( CN ) 6 ]↓
(берлинская лазурь - гексацианоферрат ( II ) железа ( III )-калия)
Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокален с бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.
Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь – одно и то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях находятся между собой в равновесии:
KFe III [ Fe II ( CN ) 6 ] ↔ KFe II [ Fe III ( CN ) 6 ]
2) При добавлении к раствору, содержащему ионы Fe 3+ роданистого калия или аммония появляется интенсивная кроваво-красная окраска раствора роданида железа(III):
2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + Fe III [ Fe III ( CNS ) 6 ]
(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe 2+ раствор остаётся практически бесцветным).
Тренажёры
Тренажёр №1 - Распознавание соединений, содержащих ион Fe (2+)
Тренажёр №2 - Распознавание соединений, содержащих ион Fe (3+)
Задания для закрепления
№1.
Осуществите превращения:
FeCl 2 -> Fe(OH) 2 -> FeO -> FeSO 4
Fe -> Fe(NO 3) 3 -> Fe(OH) 3 -> Fe 2 O 3 ->
NaFeO 2
№2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно получить:
а) соли железа (II) и соли железа (III);
б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);
в) оксиды железа.
Железо образует два оксида, в которых проявляет валентности II и III и степени окисления (+2) и (+3) соответственно.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Оксид железа (II) в обычных условиях представляет собой порошок черного цвета (рис. 1), разлагающийся при умеренном нагревании и образующийся вновь из продуктов разложения при дальнейшем нагревании.
После прокаливания химически неактивен. В виде порошка пирофорен. Не реагирует с холодной водой. Проявляет амфотерные свойства (с преобладанием основных). Легко окисляется кислородом. Восстанавливается водородом и углеродом.
Рис. 1. Оксид железа (II). Внешний вид.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Представляет собой твердое вещество красно-коричневого цвета в случае тригональной модификации или темно-коричневого цвета в случае кубической модификации, которая является наиболее реакционноспособной (рис. 1).
Термически устойчив. Температура плавления 1562 o C.
Рис. 1. Оксид железа (III).
Не реагирует с водой, гидратом аммиака. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с кислотами, щелочами. Восстанавливается водородом, монооксидом углерода, железом.
Химическая формула оксида железа
Химическая формула оксида железа (II) FeO, а оксида железа (III) — Fe 2 O 3 . Химическая формула показывает качественные и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов присутствует в ней). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу вещества (Ar(Fe) = 56 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.):
Mr(FeO) = Ar(Fe) + Ar(O);
Mr(FeO) = 56 + 16 = 72.
Mr(Fe 2 O 3) = 2×Ar(Fe) + 3×Ar(O);
Mr(Fe 2 O 3) = 2×56 + 3×16 = 58 + 48 = 160.
Структурная (графическая) формула оксида железа
Структурная (графическая) формула вещества является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Ниже представлены графические формулы оксидов железа (а - FeO, б — Fe 2 O 3):
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Подвергнув анализу вещество, установили, что в его состав входят: натрий с массовой долей 0,4207 (или 42,07%), фосфор с массовой долей 0,189 (или 18,91%), кислород с массовой долей 0,3902 (или 39,02%). Найдите формулу соединения. |
| Решение | Обозначим число атомов натрия в молекуле через «х», число атомов фосфора через «у» и число атомов кислорода через «z».
Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов натрия, фосфора и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31; Ar(O) = 16. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: Na:P:O = 42,07/39: 18,91/31: 39,02/16; Na:P:O = 1,829: 0,61: 2,43. Наименьшее число примем за единицу (т.е. все числа разделим на наименьшее число 0,61): 1,829/0,61: 0,61/0,61: 2,43/0,61; Следовательно, простейшая формула соединения натрия, фосфора и кислорода имеет вид Na 3 PO 4 . Это фосфат натрия. |
| Ответ | Na 3 PO 4 |
ПРИМЕР 2
| Задание | Молярная масса соединения азота с водородом равна 32 г/моль. Определите молекулярную формулу вещества, массовая доля азота в котором составляет 85,7%. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Вычислим массовую долю водорода в соединении: ω (H) = 100% — ω(N) = 100% — 85,7% = 14,3%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (азот), «у» (водород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел): x:y = ω(N)/Ar(N) : ω(H)/Ar(H); x:y= 85,7/14: 14,3/1; x:y= 6,12: 14,3= 1: 2. Значит простейшая формула соединения азота с водородом будет иметь вид NH 2 и молярную массу 16 г/моль . Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс: M substance / M(NH 2) = 32 / 16 = 2. Значит индексы атомов азота и водорода должны быть в 2 раза выше, т.е. формула вещества будет иметь вид N 2 H 4 . Это гидразин. |
| Ответ | N 2 H 4 |
Каждый, кто пачкал светлую одежду о мокрую ржавую поверхность, знает, что ржавчина - хороший, устойчивый краситель. Неудивительно, что она используется для окрашивания керамических изделий или цветного цемента, но добавить ее в глазурь для торта, тесто или паштет многим показалось бы весьма странной идеей. Тем не менее, как пищевая добавка она тоже применяется, нося порядковый номер Е172.
Основное название E172 - оксид железа или гидроксид железа.
К красителям с этим названием относятся:
- черный оксид железа Е172(i) - железоокисный чёрный пигмент, окись железа (II, III);
- красный оксид железа E172(ii) - железоокисный красный пигмент, окись железа (III);
- желтый оксид железа Е172(iii) - железоокисный жёлтый пигмент, окись железа (III).
Свойства
Основные свойства различных вариантов Е172 можно представить в виде таблицы:
| Показатель | Стандартные значения | ||
| Е172(i) | E172(ii) | Е172(iii) | |
| Цвет | черный | красный | желтый |
| Состав | обычно - чистый оксид железа, без примесей | ||
| Внешний вид | порошок черного, красного, желтого, коричневого, оранжевого цветов или жировая дисперсная паста (коричневый и оранжевый цвета получаются при смеси оксидов) | ||
| Получение | к железу применяется водяной пар или прокаливаются оксиды II, III | прокаливание желтого оксида железа | осаждение солей железа щелочами |
| Запах | отсутствует | ||
| Растворимость |
|
||
| Термостабильность | 300°C | 160°C | |
| Светочувствительность | низкая, устойчив к свету | ||
| Плотность | 4,1 г/см 3 | 4,4 г/см 3 | 3,8 г/см 3 |
| Температура плавления | 1538°C | 1565°C, с разложением | 1565°C, с разложением |
| Кислотоустойчивость | чувствителен к окислению неорганическими кислотами, но устойчив к фруктовым | ||
| Устойчивость к щелочной среде | устойчив | ||
Упаковка
Порошок упаковывают в бумажные или полипропиленовые мешки, пасту в пакеты и коробки.
Если вы хотите подчеркнуть высокий статус своего ресторана, то выбирайте .
Природным аналогом консерванта Е200 является сорбиновая кислота, которая добывается из красной рябины. Поэтому данная добавка не является вредной для человеческого организма. Подробнее о ней читайте в .
Что лучше - купить готовый фартук для официанта или на заказ? Подробно об этом .
Производители
Среди производителей Е172:
- Cathay industries, США;
- Huntsman International LLC, США;
- LANXESS, Германия.
В России можно приобрести оксид железа в таких компаниях, как:
- ЗАО «Химко»;
- ЗАО «Унихим»;
- ООО «Компонент-реактив»;
- АО «Экоресурс».
Применение
Оксиды и гидрокисды железа в мире используются для окрашивания:
- смесей для выпечки;
- мясного паштета;
- рыбного паштета;
- кормов для животных;
- конфет, шоколада и драже;
- искусственной рыбьей икры.
В России Е172 используется редко, в основном для придания цвета искусственной черной икре.
Тем не менее эта добавка разрешена к употреблению в России и во всех странах Европейского Союза, кроме Германии .
В США употребление ограничено 5мг/кг тела, в Японии черный оксид железа можно употреблять в количествах, не превышающих 0,1% от веса тела.Польза и вред
Железо, при условии его усвоения, в малых дозах необходимо для улучшения качества крови, в больших провоцирует образование свободных радикалов, а значит, способствует раку. Имеет тенденцию скапливаться в печени, соответственно, при чрезмерном употреблении биодоступного железа, риск рака печени увеличивается.
Но несмотря на содержащееся в них железо, оксиды железа практически не усваиваются организмом при употреблении в пищу, то есть не могут быть источником железа, а потому вряд ли принесут организму пользу или вред.
Оксид железа может быть вреден только при вдыхании порошка на производстве.То, что в России Е172 почти не употребляют в пищу - скорее дань традиции, чем забота о здоровье. Есть немало и других «несъедобных» красителей, оксид железа среди них не самый экзотический или отталкивающий. Но если в Европе вам встретится красный шоколад или коричневый паштет, весьма вероятно, что в них содержится именно E172.
