鐵酸亞鐵

有磁性,故又稱磁性氧化鐵。 磁性氧化鐵用於制錄音磁帶和電訊器材。 四氧化三鐵還可做顏料和拋光劑。

名稱

鐵酸亞鐵 偏鐵酸亞鐵 四氧化三鐵 別名:磁性氧化鐵氧化鐵黑磁鐵磁石吸鐵石

化學式

Fe3O4 FeO·Fe2O3 Fe(FeO2)2

物理性質

性狀:具有磁性的黑色晶體
密度:5.18g/cm^3
熔點:1867.5K(1594.5℃)
其他:溶於酸,不溶於水、乙醇乙醚。 ,有磁性,優良的導電性。 (因為在磁鐵礦中由於Fe2+與Fe3+在八面體位置上基本上是無序排列的,電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移,所以四氧化三鐵固體具有優良的導電性)。

化學性質

分子量:231.54
摩爾質量:231.533 g·mol?1
鐵在四氧化三鐵中有兩種化合價,其真實結構可較好地表示為Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4黑色晶體,密度5.18克/立方厘米。有磁性,故又稱磁性氧化鐵。潮濕狀態的四氧化三鐵在空氣中容易氧化成三氧化二鐵。不溶於水,溶於酸。用作顏料和拋光劑。磁性氧化鐵用於制錄音磁帶和電訊器材。用紅熱鐵跟水蒸氣反應製得。
因它具磁性又名磁性氧化鐵。難溶於水,溶於酸(Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O),不溶於鹼,也不溶於乙醇、乙醚等有機溶劑。但是天然的Fe3O4不溶於酸。
科學研究曾認為四氧化三鐵是一種鹽“偏鐵酸亞鐵”,但近來研究證明,四氧化三鐵具有反式尖晶石結構,晶體中不存在偏鐵酸根離子FeO2-,故“四氧化三鐵屬於鹽”的錯誤理論已被修正。
另外,它還是導體,因為在磁鐵礦中由於Fe2+與Fe3+在八面體位置上基本上是無序排列的,電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移,所以四氧化三鐵固體具有優良的導電性。
鐵絲在純氧里燃燒生成四氧化三鐵;鐵在空氣里加熱到500℃,鐵跟空氣里的氧氣起反應也生成四氧化三鐵(現象:火星四射,放熱,生成黑色固體--四氧化三鐵。實驗室里做實驗注意實驗時要在瓶底鋪一層細沙或水 原因是:防止濺落的熔化物炸裂瓶底!);鍛工砧子周圍散落的藍灰色碎屑主要是四氧化三鐵;鐵跟高溫的水蒸汽發生置換反應生成四氧化三鐵和氫氣;天然磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵的晶體。四氧化三鐵是一種重要的常見鐵的化合物。
在Fe3O4里,鐵顯兩種價態,一個鐵原子顯+2價,兩個鐵原子顯+3價,所以說四氧化三鐵可看成是由FeO與Fe2O3組成的化合物,可表示為FeO·Fe2O3,而不能說是FeO與Fe2O3組成的混合物,它屬於純淨物。但事實上,FeO·Fe2O3並不能正確表示四氧化三鐵的結構,僅供方便理解。

常見化學反應

(1) 在高溫下,易氧化成三氧化二鐵。
4Fe3O4+O2=6Fe2O3(條件是高溫)
(2) 在高溫下可與還原劑H2、CO、Al,C等反應。
3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe
Fe3O4+4CO=高溫=3Fe+4CO2
Fe3O4+4H2=高溫=3Fe+4H2O
(3)二氧化氮和灼熱的鐵粉反應生成四氧化三鐵和氮氣
2NO2+3Fe=Fe3O4+N2(條件是高溫)
(4)水蒸汽和熾熱的鐵反應生成四氧化三鐵
4H2O(g)+3Fe=加熱=Fe3O4+4H2
(5)和酸反應
Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O
和強氧化性酸反應生成Fe3+

製備

1)鐵絲在氧氣中燃燒
2)細鐵絲在空氣中加熱到500℃也會燃燒生成四氧化三鐵:
3)鐵在高溫下與水蒸氣反應:3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
4)通過FeCl2與FeCl3加氨水共沉澱制的
5)鐵在水蒸氣中加熱或由氧化鐵在400℃下用氫還原

用途

四氧化三鐵是一種常用的磁性材料
特製的純淨四氧化三鐵用來作錄音磁帶和電訊器材的原材料。
天然的磁鐵礦是煉鐵的原料。
用作顏料和擦光劑等,特製的磁性氧化鐵可用於制錄音磁帶和電訊器材。
用於制底漆面漆
它的硬度很大,可以作磨料
四氧化三鐵還可做顏料拋光劑
我們還可以通過某些化學反應,比如使用亞硝酸鈉等等,使鋼鐵表面生成一層緻密的四氧化三鐵,用來防止或減慢鋼鐵的鏽蝕,例如槍械、鋸條等表面的發藍、發黑。俗稱“烤藍

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