Rauta(II,III)oksidi

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 7. joulukuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 11 muokkausta .

Rautaoksidi (II, III).

Kenraali
Systemaattinen nimi	Rautaoksidi (II, III).
Perinteiset nimet	rautaoksidi, rautaoksidi, magnetiitti , magneettinen rautamalmi
Chem. kaava	${\ce {Fe3O4}}$
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	mustia kristalleja
Moolimassa	231,54 g/ mol
Tiheys	5,11; 5,18 g/cm³
Kovuus	5.6-6.5
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
• sulaminen	joulukuu 1538; 1590; 1594 °C
Mol. lämpökapasiteetti	144,63 J/(mol K)
Entalpia
• koulutus	−1120 kJ/mol
Luokitus
Reg. CAS-numero	1317-61-9
PubChem	16211978
Reg. EINECS-numero	215-277-5
Hymyilee	O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2
InChI	InChI = 1S/3Fe.40SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N
CHEBI	CHEBI: 50821
ChemSpider	17215625 , 21169623 ja 21250915
Turvallisuus
NFPA 704	0 0 0
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Rautaoksidi (II, III), rautaoksidi, rautakivi - epäorgaaninen yhdiste, kaksinkertainen rautametallioksidi , jonka kaava on tai , mustia kiteitä, veteen liukenematon, on kiteinen hydraatti . ${\ce {Fe3O4}}$ ${\ce {FeO.Fe2O3}}$

Se muodostuu teräs- ja rautaesineiden pinnalle mustan hilsekerroksen muodossa kuumennettaessa ilmassa.

Luonnossa oleminen

Luonnossa on suuria mineraalimagnetiittiesiintymiä (magneettinen rautamalmi) - erilaisilla epäpuhtauksilla. ${\ce {Fe3O4}}$

Magnetiittia on löydetty nanokiteiden muodossa (kooltaan 42–45 nm) magneettisesti herkistä bakteereista [1] ja kantakyyhkysten nokkakudoksesta [2] .

Haetaan

Rautajauheen palaminen ilmassa:

{\ce {3 Fe + 2 O2 ->[150-600^oC] Fe3O4))

Tulistetun höyryn vaikutus rautaan:

{\näyttötyyli {\ce {3 Fe + 4 H2O -> [800^oC] Fe3O4 + 4 H2))}

Rauta(III)oksidin huolellinen pelkistys vedyllä :

{\näyttötyyli {\ce {3 Fe2O3 + H2 -> [400^oC] 2 Fe3O4 + H2O))}

Talteenotto hiilimonoksidilla (II) :

${\ce {CO + 3Fe2O3->2Fe3O4 + CO2))$

Fysikaaliset ominaisuudet

Rautaoksidi (II, III) muodostaa huoneenlämpötilassa mustia kiteitä kuutiosysteemistä , avaruusryhmä F d 3 m , soluparametrit a = 0,8393 nm , Z = 8 (käänteinen spinellirakenne ). 627 °C:ssa α - muoto muuttuu β - muodoksi. Alle 120–125 K lämpötiloissa monokliininen muoto on vakaa.

Ferrimagneetti , jonka Curie-piste on 858 K (572 °C) [3] .

Siinä on jonkin verran sähkönjohtavuutta . Sähkönjohtavuus on alhainen. Puolijohde .

Yksikiteisen magnetiitin todellinen sähkönjohtavuus on suurin huoneenlämmössä ( 250 Ω −1 cm −1 ), se pienenee nopeasti lämpötilan alenemisen myötä saavuttaen arvon noin 50 Ω −1 cm −1 Verweyn siirtymän lämpötilassa . (faasisiirtymä kuutiosaisesta matalan lämpötilan monokliiniseen rakenteeseen, joka on olemassa alle T V = 120-125 K ) [4] . Monokliinisen matalan lämpötilan magnetiitin sähkönjohtavuus on 2 suuruusluokkaa pienempi kuin kuutiomagnetiitin ( ~1 Ω −1 cm −1 T V :ssä ); se, kuten mikä tahansa tyypillinen puolijohde, pienenee erittäin nopeasti lämpötilan laskeessa saavuttaen useita yksiköitä ×10 -6 Ω -1 cm -1 50 K :n lämpötilassa . Samanaikaisesti monokliinisellä magnetiitilla, toisin kuin kuutiolla, on merkittävä sähkönjohtavuuden anisotropia - johtavuus pääakseleilla voi vaihdella yli 10 kertaa . 5,3 K lämpötilassa sähkönjohtavuus saavuttaa vähintään ~ 10 -15 Ω -1 cm -1 ja kasvaa lämpötilan laskeessa edelleen. Huoneenlämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa sähkönjohtavuus laskee hitaasti arvoon ≈180 Ω −1 cm −1 lämpötilassa 780–800 K ja nousee sitten hyvin hitaasti hajoamislämpötilaan asti [5] .

Monikiteisen magnetiitin sähkönjohtavuuden mitattu arvo halkeamien esiintymisestä ja niiden suunnasta riippuen voi vaihdella satoja kertoja.

Muodostaa kiteisen hydraattikoostumuksen . ${\ce {Fe3O4.2H2O}}$

Kemialliset ominaisuudet

Hajoaa kuumentuessaan:

{\ce {2 Fe3O4 ->[1538^oC] 6 FeO + O2))

Reagoi laimennettujen happojen kanssa :

{\ce {Fe3O4 + 8 HCl -> FeCl2 + 2 FeCl3 + 4 H2O))

Reagoi väkevien hapettavien happojen kanssa:

{\ce {Fe3O4 + 10 HNO3 -> 3 Fe(NO3)3 + NO2 ^ + 5 H2O))

Reagoi alkalien kanssa sulautuessaan :

{\ce {Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500^oC] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O))

Ilmakehän hapen hapettuminen :

{\ce {4 Fe3O4 + O2 ->[450-600^oC] 6 Fe2O3))

Pelkistetty vedyllä ja hiilimonoksidilla :

{\näyttötyyli {\ce {Fe3O4 + 4 H2 -> [1000^oC] 3 Fe + 4 H2O))}

{\ce {Fe3O4 + 4 CO2 ->[700^oC] 3 Fe + 4 CO2))

Se on suhteessa metalliraudalla sintrattaessa:

{\ce {Fe3O4 + Fe ->[900-1000^oC] 4 FeO))

Sovellus

Erikoiselektrodien valmistukseen.
Mustana pigmenttinä [6] .
Osana termiittiseoksia [7] .
Nanokiteitä käytetään varjoaineena lääketieteellisessä diagnostiikassa magneettikuvauksen avulla [8] .
Elintarviketeollisuudessa sitä käytetään elintarvikevärinä ( E172 ).

Muistiinpanot

↑ Cornell, Rochelle M. Rautaoksidit: rakenne, ominaisuudet, reaktiot, esiintymät ja käyttötarkoitukset / 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 (joulukuu 2000). "Superparamagneettinen magnetiitti kotikyyhkysten nokan yläkudoksessa". Biometallit . 13 (4): 325-31. DOI : 10.1023/A:1009214526685 . PMID 11247039 .
↑ Joidenkin aineiden Curie-pisteet. . Haettu 7. joulukuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 31. maaliskuuta 2014. (määrätön)
↑ Verwey EJW, Haayman PW Magnetiitin elektroninen johtavuus ja siirtymäpiste ("Fe 3 O 4 ") (saksa) // Physica. - 1941. - Bd. 8 , H. 9 . - S. 979-987 . - doi : 10.1016/S0031-8914(41)80005-6 . - .
↑ Aine: Fe 3 O 4 . Ominaisuus: sähkönjohtavuus // Semiconductors / Toim.: O. Madelung et al. - Springer, 2000. - ISBN 978-3-540-64966-3 .
↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Industrial Inorganic Pigments 3d edition Wiley-VCH ISBN 3-527-30363-4
↑ Termiitti . Amazing Rust.com (7. helmikuuta 2001). Haettu 12. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 7. heinäkuuta 2011. (määrätön)
↑ Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (huhtikuu 1999). "MRI-varjoaineina käytettyjen rautaoksidinanohiukkasten synteesi: Parametrinen tutkimus." Journal of Colloid and Interface Science . 212 (2): 474-482. Bibcode : 1999JCIS..212..474B . DOI : 10.1006/jcis.1998.6053 . PMID 10092379 .

Kirjallisuus

Chemical Encyclopedia / Toimituslautakunta: Knunyants I. L. et al. - M. : Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - 671 s. — ISBN 5-82270-035-5 .
Kemistin käsikirja / Toimituslautakunta: Nikolsky B.P. et al. - 2. painos, korjattu. - M. - L .: Kemia, 1966. - T. 1. - 1072 s.
Kemistin käsikirja / Toimituslautakunta: Nikolsky B.P. ja muut - 3. painos, Rev. - L .: Chemistry, 1971. - T. 2. - 1168 s.
Lidin R. A. et ai. Epäorgaanisten aineiden kemialliset ominaisuudet: Proc. yliopistojen tuki. - 3. painos, Rev. - M. : Chemistry, 2000. - 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .
Ripan R., Chetyanu I. Epäorgaaninen kemia. Metallien kemia. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 s.

oksideja
H2O _ _
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B2O3 _ _ _	C 3 O 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc2O3 _ _ _	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	Kuten 2 O 3 Kuten 2 O 4 Kuten 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 O 3 Cl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd2O3PdO2 _ _ _ _ _	Ag2O Ag2O2 _ _ _ _ _	Cd2O CdO _ _	2 O : ssa O 2 O 3 : ssa	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO (OH ) 2HfO2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir2O3 IrO2 _ _ _ _	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O (CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	klo
Fr	Ra		RF	Db	Sg	bh	hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 Pro 2	NdO Nd2O2S Nd2O3NdHO _ _ _ _ _ _ _ _	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy2O3 _ _ _	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er2O3 _ _ _	Tm2O3 _ _ _	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO (OH)
		Ac2O3 _ _ _	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	THO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm2O3 CmO2 _ _ _ _	Bk 2 O 3	Vrt 2O3 _ _	Es	fm	md	ei	lr