Оксид заліза(II,III)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Окси́д залі́за(II,III), ферум(II,III) оксид —— неорганічна сполука, змішаний оксид складу FeO·Fe₂O₃ (зазвичай записується як Fe₃O₄). Являє собою чорні, тугоплавкі і термічно стійкі кристали з металевим блиском. Оксид є феромагнітним.

Використовується у виготовленні електродів для електролізу, термітної суміші, футеровки, а також як пігмент у приготуванні фарб.

Поширення у природі

Мінерал магнетит

Оксид заліза FeO·Fe₂O₃ у природі перебуває у вигляді мінералу магнетиту (магнітний залізняк), який відноситься до класу шпінелей.

Фізичні властивості

Оксид заліза являє собою чорні кубічні кристали, які є тугоплавкими й ламкими (5,6-6,5 балів за шкалою Мооса). Речовина плавиться при 1538 °C, а при 1787 °C починає розкладатися без кипіння.

Fe₃O₄ є феромагнітною сполукою, добре проводить електричний струм, завдяки чому використовується у виготовленні електродів.

Отримання

Fe₃O₄ можна отримати прокалюванням інших оксидів заліза або відновленням Fe₂O₃ воднем чи оксидом вуглецю CO:

$\mathrm{4}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}\stackrel{560-700^{o}C}{\to }\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{F}\mathrm{e}$

$\mathrm{6}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{1200-1390^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{3}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{400^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{3}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{O}\stackrel{400^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Хімічні властивості

Оксид заліза є важкорозчинною у воді сполукою. Після прокалювання стає хімічно неактивним.

При сильному нагріванні Fe₃O₄ розкладається з утворенням чистого FeO, а у струмені вологого повітря повністю окиснюється до Fe₂O₃:

$\mathrm{2}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\stackrel{1787^{o}C}{\to }\mathrm{6}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{4}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{450-600^{o}C}{\to }\mathrm{6}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Із розчину оксид кристалізуєть у вигляді реакційноздатного гідрату Fe₃O₄·2H₂O

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\cdot }\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{300-400^{o}c}{\to }\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Сполука слабко взаємодіє з кислотами, а також, при сплавленні, із лугами:

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{⟶}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{0}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}\mathrm{⟶}\mathrm{3}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{4}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{400-500^{o}C}{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{4}}\mathrm{F}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{5}}\mathrm{F}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{7}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Відновлюється воднем та CO до заліза:

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{1000^{o}C}{\to }\mathrm{3}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\stackrel{700^{o}C}{\to }\mathrm{3}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Застосування

Зварювання залізничних рейок термітною сумішшю

Завдяки високій електропровідності, оксид заліза використовується у виготовленні електродів, перш за все для електролізу галогенідів лужних металів. З давніх часів сполука використовувалася як чорний пігмент для виготовлення фарб.

У сполученні з алюмінієм Fe₃O₄ утворює так звану термітну суміш, яка використовується для зварювання металів. Також оксид знайшов застосування у виробництві термостійкої кераміки (футеровки), кольорових бетонів.

Див. також

• Термітна суміш

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru