Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Оксид железа (II,III)

Оксид железа (II,III)


Оксид железа (II,III)

Оксид железа (II,III)
Систематическое
наименование
Оксид железа (II,III)
Традиционные названиязакись-окись железа, железная окалина, магнетит, магнитный железняк
Хим. формулаFe3O4
Состояниечёрные кристаллы
Молярная масса231,54 г/моль
Плотность5,11; 5,18 г/см³
Твёрдость5,6-6,5
Температура
 • плавленияразл. 1538; 1590; 1594 °C
Мол. теплоёмк.144,63 Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования−1120 кДж/моль
Рег. номер CAS1317-61-9
PubChem
Рег. номер EINECS215-277-5
SMILES
InChI
ChEBICHEBI:50821
ChemSpider
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид железа (II,III), закись-окись железа, железная окалина — неорганическое соединение, двойной оксид металла железа с формулой Fe3O4 или FeO·Fe2O3, чёрные кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидрат.

Оксид железа (II,III)
Магнетит.

Получение

  • В природе встречаются большие залежи минерала магнетита (магнитного железняка) — Fe3O4 с различными примесями.
  • Сжигание порошкообразного железа на воздухе:
 3Fe + 2O2150−600oC  Fe3O4 
  • Действие перегретого пара на железо:
 3Fe + 4H2O →800oC   Fe3O4 + 4H2
  • Осторожное восстановление оксида железа (III) водородом:
 3Fe2O3 + H2400oC  2Fe3O4 + H2O

Физические свойства

Оксид железа (II,III) при комнатной температуре образует чёрные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F d3m, параметры ячейки a = 0,844 нм, Z = 8 (структура шпинели). При 627 °С α-форма переходит в β-форму. При температуре ниже 120—125 К существует моноклинная форма.

Ферромагнетик с точкой Кюри 858 К (585 °С).

Обладает электрической проводимостью. Полупроводник. Электропроводность низкая. 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 TV = 120—125 К). Электропроводность моноклинного низкотемпературного магнетита на 2 порядка ниже, чем кубического (~1 Ом−1·см−1 при TV); 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.

Кажущаяся величина электропроводности поликристаллического магнетита в зависимости от наличия трещин и их ориентировки может отличаться в сотни раз.

Образует кристаллогидрат состава Fe3O4·2H2O.

Химические свойства

  • Разлагается при нагревании:
 2Fe3O41538oC  6FeO + O2
  • Реагирует с разбавленными кислотами:
 Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
  • Реагирует с концентрированными окисляющими кислотами:
 Fe3O4 + 10HNO3 →  3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O
  • Реагирует с щелочами при сплавлении:
 Fe3O4 + 14NaOH →400−500oC  Na4FeO3 + 2Na5FeO4 + 7H2O
  • Окисляется кислородом воздуха:
 4Fe3O4 + O2450−600oC  6Fe2O3
  • Восстанавливается водородом и монооксидом углерода:
 Fe3O4 + 4H21000oC  3Fe + 4H2O
 Fe3O4 + 4CO →700oC  3Fe + 4CO2
  • Конпропорционирует при спекании с железом:
 Fe3O4 + Fe →900−1000oC  4FeO

Применение

  • Изготовление специальных электродов.