Русская Википедия:Оксид железа(II,III)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Вещество

Окси́д желе́за(II,III) — за́кись-о́кись железа, желе́зная ока́лина — неорганическое соединение, двойной оксид металла железа с формулой <chem>Fe3O4</chem> или <chem>FeO.Fe2O3</chem>, чёрные кристаллы, не растворимые в воде, существует кристаллогидрат.

Образуется на поверхности стальных и железных предметов в виде слоя чёрной окалины при их накаливании на воздухе.

Нахождение в природе

В природе встречаются большие залежи минерала магнетита (магнитного железняка) — <chem>Fe3O4</chem> с различными примесями.

В виде нанокристаллов (размером 42—45 нм) магнетит обнаружен в чувствительных к магнитному полю бактериях[1] и ткани клюва почтовых голубей[2].

Получение

Сжигание порошкообразного железа на воздухе:

<chem>3 Fe + 2 O2 ->[150-600\ ^{\ce{o}}\ce{C}] Fe3O4</chem>.

Действие перегретого пара на железо:

<chem>3 Fe + 4 H2O ->[800\ ^{\ce{o}}\ce{C}] Fe3O4 + 4 H2</chem>.

Осторожное восстановление оксида железа(III) водородом:

<chem>3 Fe2O3 + H2 ->[400\ ^{\ce{o}}\ce{C}] 2 Fe3O4 + H2O</chem>.

Восстановление оксидом углерода (II):

<chem>CO + 3 Fe2O3 -> 2 Fe3O4 + CO2</chem>.

Физические свойства

Оксид железа(II,III) при комнатной температуре образует чёрные кристаллы Шаблон:Крист (структура обращённой шпинели). При 627 °С Шаблон:Math-форма переходит в Шаблон:Math-форму. При температуре ниже 120—125 К устойчива моноклинная форма.

Ферримагнетик с точкой Кюри 858 К (572 °С)[3].

Обладает некоторой электрической проводимостью. Электропроводность низкая. Полупроводник.

Истинная удельная электропроводность монокристаллического магнетита максимальна при комнатной температуре (250 Ом−1·см−1), она быстро снижается при понижении температуры, достигая значения около 50 Ом−1·см−1 при температуре перехода Вервея (фазового перехода от кубической к низкотемпературной моноклинной структуре, существующей ниже Шаблон:Math = 120—135 К)[4]. Электропроводность моноклинного низкотемпературного магнетита на 2 порядка ниже, чем кубического (~1 Ом−1·см−1 при Шаблон:Math); она, как и у любого типичного полупроводника, очень быстро уменьшается с понижением температуры, достигая нескольких единиц ×10−6 Ом−1·см−1 при 50 К. При этом моноклинный магнетит, в отличие от кубического, проявляет существенную анизотропию электропроводности — проводимость вдоль главных осей может отличаться более чем в 10 раз. При 5,3 К электропроводность достигает минимума ~10−15 Ом−1·см−1 и растёт при дальнейшем понижении температуры. При температуре выше комнатной электропроводность медленно уменьшается до ≈180 Ом−1·см−1 при 780—800 К, а затем очень медленно растёт вплоть до температуры разложения[5].

Измеренная величина электропроводности поликристаллического магнетита в зависимости от наличия трещин и их ориентации может различаться в сотни раз.

Образует кристаллогидрат состава <chem>Fe3O4.2H2O</chem>.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

<chem>2 Fe3O4 ->[1538\ ^{\ce{o}}\ce{C}] 6 FeO\ + O2</chem>.

Реагирует с разбавленными кислотами:

<chem>Fe3O4 + 8 HCl -> FeCl2 + 2 FeCl3 + 4 H2O</chem>.

Реагирует с концентрированными окисляющими кислотами:

<chem>Fe3O4 + 10 HNO3 -> 3 Fe(NO3)3 + NO2 ^ + 5 H2O</chem>.

Реагирует с щелочами при сплавлении:

<chem>Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500 ^{\ce{o}}\ce{C}] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O</chem>.

Окисляется кислородом воздуха:

<chem>4 Fe3O4 + O2 ->[450-600\ ^{\ce{o}}\ce{C}] 6 Fe2O3</chem>.

Восстанавливается водородом и монооксидом углерода:

<chem>Fe3O4 + 4 H2 ->[1000\ ^{\ce{o}}\ce{C}] 3 Fe + 4 H2O,</chem>
<chem>Fe3O4\ + 4 CO ->[700^\circ C] 3 Fe\ + 4 CO2</chem>.

Конпропорционирует при спекании с металлическим железом:

<chem>Fe3O4 + Fe ->[900-1000\ ^{\ce{o}}\ce{C}] 4 FeO</chem>.

Алюминотермическая реакция при нагревании смеси порошков оксида железа(III) и алюминия:

<chem>2Al + Fe2O3 -> Al2O3 + 2Fe</chem>.

Применение

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Оксиды

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Cite book
  2. ↑ Шаблон:Cite journal
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ Шаблон:Статья
  5. ↑ Шаблон:Книга
  6. ↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Industrial Inorganic Pigments 3d edition Wiley-VCH Шаблон:ISBN
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite journal
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Оксид_железа(II,III)&oldid=10509361