Oxid de fier (II, III).
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 7 decembrie 2020; verificările necesită 11 modificări .| Oxid de fier (II, III). | |
|---|---|
| General | |
Nume sistematic |
Oxid de fier (II, III). |
| Nume tradiționale | oxid feros, oxid de fier, magnetit , minereu de fier magnetic |
| Chim. formulă | |
| Proprietăți fizice | |
| Stat | cristale negre |
| Masă molară | 231,54 g/ mol |
| Densitate | 5,11; 5,18 g/cm³ |
| Duritate | 5,6-6,5 |
| Proprietati termice | |
| Temperatura | |
| • topirea | dec. 1538; 1590; 1594°C |
| Mol. capacitate termică | 144,63 J/(mol K) |
| Entalpie | |
| • educaţie | −1120 kJ/mol |
| Clasificare | |
| Reg. numar CAS | 1317-61-9 |
| PubChem | 16211978 |
| Reg. numărul EINECS | 215-277-5 |
| ZÂMBETE | O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2 |
| InChI | InChI=1S/3Fe.4OSZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N |
| CHEBI | CHEBI:50821 |
| ChemSpider | 17215625 , 21169623 și 21250915 |
| Siguranță | |
| NFPA 704 |
0
0
0 |
| Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Oxid de fier (II, III), oxid feros, sol de fier - un compus anorganic, oxid metalic de fier dublu cu formula sau , cristale negre, insolubile în apă, există un hidrat cristalin .
Se formează pe suprafața obiectelor din oțel și fier sub forma unui strat de solz negru atunci când este încălzit în aer.
Fiind în natură
În natură, există depozite mari de magnetit mineral (minereu de fier magnetic) - cu diverse impurități.
Sub formă de nanocristale (42–45 nm în dimensiune), magnetita a fost găsită în bacterii sensibile magnetic [1] și în țesutul ciocului porumbeilor purtători [2] .
Obținerea
Arderea fierului în pulbere în aer:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 2 O2 ->[150-600^oC] Fe3O4))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9baa62bda64c4bccd7fd918c84abc9bc74e1210b)
Efectul aburului supraîncălzit asupra fierului de călcat:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 4 H2O ->[800^oC] Fe3O4 + 4 H2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b318c35a885d5e7673e7a83c0bef8457a41337f)
Reducerea atentă a oxidului de fier (III) cu hidrogen :
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe2O3 + H2 ->[400^oC] 2 Fe3O4 + H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/13c37459e5520aaa16dbe24ff568c6bd77de24ae)
Recuperare cu monoxid de carbon (II) :
Proprietăți fizice
Oxidul de fier (II, III) la temperatura camerei formează cristale negre ale sistemului cubic , grupa spațială F d 3 m , parametrii celulei a = 0,8393 nm , Z = 8 (structură spinel inversată ). La 627 °C , forma α se transformă în forma β . La temperaturi sub 120–125 K , forma monoclinică este stabilă.
Ferimagnet cu un punct Curie de 858 K (572 °C) [3] .
Are o anumită conductivitate electrică . Conductivitatea electrică este scăzută. Semiconductor .
Conductivitatea electrică adevărată a magnetitului monocristal este maximă la temperatura camerei ( 250 Ω −1 cm −1 ), scade rapid odată cu scăderea temperaturii, atingând o valoare de aproximativ 50 Ω −1 cm −1 la temperatura tranziției Verwey. (tranziție de fază de la structură cubică la structură monoclinic de joasă temperatură existentă sub T V = 120-125 K ) [4] . Conductivitatea electrică a magnetitei monoclinice la temperatură joasă este cu 2 ordine de mărime mai mică decât a magnetitei cubice ( ~1 Ω −1 cm −1 la T V ); el, ca orice semiconductor tipic, scade foarte rapid odată cu scăderea temperaturii, atingând câteva unități ×10 −6 Ω −1 cm −1 la 50 K. În același timp, magnetitul monoclinic, spre deosebire de cubic, prezintă o anizotropie semnificativă a conductivității electrice - conductivitatea de-a lungul axelor principale poate diferi de mai mult de 10 ori . La 5,3 K , conductivitatea electrică atinge un minim de ~10 −15 Ω −1 cm −1 și crește odată cu o scădere suplimentară a temperaturii. La temperaturi peste temperatura camerei, conductivitatea electrică scade lent la ≈180 Ω −1 cm −1 la 780–800 K , iar apoi crește foarte lent până la temperatura de descompunere [5] .
Valoarea măsurată a conductivității electrice a magnetitei policristaline, în funcție de prezența fisurilor și de orientarea acestora, poate diferi de sute de ori.
Formează o compoziție de hidrat cristalin .
Proprietăți chimice
Se descompune la încălzire:
.![{\displaystyle {\ce {2 Fe3O4 ->[1538^oC] 6 FeO + O2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c47104d0d6c4d4de2644da10f18d24be6e445e77)
Reacţionează cu acizii diluaţi :
.
Reacţionează cu acizi oxidanţi concentraţi:
Reacționează cu alcalii atunci când este topită:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500^oC] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eae14c77d3d45377156d4a0f66a56322227b6d44)
Oxidată de oxigenul atmosferic :
.![{\displaystyle {\ce {4 Fe3O4 + O2 ->[450-600^oC] 6 Fe2O3))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/645c010d8592ed9f2fb8286bd8462b2c53ffa000)
Redus de hidrogen și monoxid de carbon :
, .![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 4 H2 ->[1000^oC] 3 Fe + 4 H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1f7c5e37d80dd97168fe4bf7a8f538d43022e742)
![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 4 CO ->[700^oC] 3 Fe + 4 CO2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/df273653489c8536d2bd4943925e9366a9b510dc)
Este proporțional în timpul sinterizării cu fier metalic:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + Fe ->[900-1000^oC] 4 FeO))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ce1625416edfc24e9b19de4838c28fa9ce42423e)
Aplicație
- Pentru fabricarea electrozilor speciali.
- Ca pigment negru [6] .
- Ca parte a amestecurilor de termite [7] .
- Nanocristalele sunt folosite ca agent de contrast în diagnosticul medical folosind imagistica prin rezonanță magnetică [8] .
- În industria alimentară , este folosit ca colorant alimentar ( E172 ).
Note
- ↑ Cornell, Rochelle M. The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses / Rochelle M. Cornell, Udo Schwertmann. - Wiley-VCH, 2007. - ISBN 3-527-60644-0 .
- ↑ Hanzlik M, Heunemann C, Holtkamp-Rötzler E, Winklhofer M, Petersen N, Fleissner G (decembrie 2000). „Magnetit superparamagnetic în țesutul superior al ciocului porumbeilor călători”. Biometale . 13 (4): 325-31. DOI : 10.1023/A:1009214526685 . PMID 11247039 .
- ↑ Punctele de curie ale unor substanțe. . Preluat la 7 decembrie 2020. Arhivat din original la 31 martie 2014.
- ↑ Verwey EJW, Haayman PW Electronic Conductivity and Transition Point of Magnetite (“Fe 3 O 4 ”) (germană) // Physica. - 1941. - Bd. 8 , H. 9 . - S. 979-987 . - doi : 10.1016/S0031-8914(41)80005-6 . - Cod biblic .
- ↑ Substanță: Fe 3 O 4 . Proprietate: conductivitate electrică // Semiconductori / Eds.: O. Madelung et al. - Springer, 2000. - ISBN 978-3-540-64966-3 .
- ↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Industrial Anorganic Pigments Ediția 3d Wiley-VCH ISBN 3-527-30363-4
- ↑ Termita . Amazing Rust.com (7 februarie 2001). Preluat la 12 octombrie 2011. Arhivat din original la 7 iulie 2011.
- ↑ Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (aprilie 1999). „Sinteza nanoparticulelor de oxid de fier utilizate ca agenți de contrast RMN: un studiu parametric.” Journal of Coloid and Interface Science . 212 (2): 474-482. Cod biblic : 1999JCIS..212..474B . DOI : 10.1006/jcis.1998.6053 . PMID 10092379 .
Literatură
- Enciclopedia chimică / Colegiul editorial: Knunyants I. L. și colab. - M . : Enciclopedia sovietică, 1990. - T. 2. - 671 p. — ISBN 5-82270-035-5 .
- Manualul unui chimist / Colegiul editorial: Nikolsky B.P. et al. - Ed. a II-a, corectat. - M. - L .: Chimie, 1966. - T. 1. - 1072 p.
- Manualul unui chimist / Colegiul editorial: Nikolsky B.P. și alții. - Ed. a III-a, Rev. - L . : Chimie, 1971. - T. 2. - 1168 p.
- Lidin R. A. şi colab.Proprietăţile chimice ale substanţelor anorganice: Proc. indemnizație pentru universități. - Ed. a III-a, Rev. - M . : Chimie, 2000. - 480 p. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- Ripan R., Chetyanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.