Järn(II,III)oxid
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 december 2020; kontroller kräver 11 redigeringar .| Järnoxid (II, III). | |
|---|---|
| Allmän | |
| Systematiskt namn |
Järnoxid (II, III). |
| Traditionella namn | järnoxid, järnoxid, magnetit , magnetisk järnmalm |
| Chem. formel | |
| Fysikaliska egenskaper | |
| stat | svarta kristaller |
| Molar massa | 231,54 g/ mol |
| Densitet | 5,11; 5,18 g/cm³ |
| Hårdhet | 5,6-6,5 |
| Termiska egenskaper | |
| Temperatur | |
| • smältning | dec. 1538; 1590; 1594°C |
| Mol. värmekapacitet | 144,63 J/(mol K) |
| Entalpi | |
| • utbildning | −1120 kJ/mol |
| Klassificering | |
| Reg. CAS-nummer | 1317-61-9 |
| PubChem | 16211978 |
| Reg. EINECS-nummer | 215-277-5 |
| LEDER | 01[Fe]2O[Fe]O[Fe]102 |
| InChI | InChI=1S/3Fe.4OSZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N |
| CHEBI | CHEBI:50821 |
| ChemSpider | 17215625 , 21169623 och 21250915 |
| Säkerhet | |
| NFPA 704 |
0
0
0 |
| Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges. | |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Järnoxid (II, III), järnoxid, järnskala - en oorganisk förening, dubbel järnmetalloxid med formeln eller , svarta kristaller, olösliga i vatten, det finns ett kristallint hydrat .
Det bildas på ytan av stål- och järnföremål i form av ett lager av svart skala när det värms upp i luft.
Att vara i naturen
I naturen finns stora avlagringar av mineralet magnetit (magnetisk järnmalm) - med olika föroreningar.
I form av nanokristaller (42–45 nm stora) har magnetit hittats i magnetiskt känsliga bakterier [1] och i brevduvors näbbvävnad [2] .
Får
Förbränning av järnpulver i luft:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 2 O2 ->[150-600^oC] Fe3O4))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9baa62bda64c4bccd7fd918c84abc9bc74e1210b)
Effekten av överhettad ånga på strykjärn:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 4 H2O ->[800^oC] Fe3O4 + 4 H2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b318c35a885d5e7673e7a83c0bef8457a41337f)
Noggrann reduktion av järn(III)oxid med väte :
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe2O3 + H2 ->[400^oC] 2 Fe3O4 + H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/13c37459e5520aaa16dbe24ff568c6bd77de24ae)
Återvinning med kolmonoxid (II) :
Fysiska egenskaper
Järnoxid (II, III) bildar vid rumstemperatur svarta kristaller av kubiskt system , rymdgrupp Fd 3 m , cellparametrar a = 0,8393 nm , Z = 8 (inverterad spinellstruktur ). Vid 627 °C omvandlas α -formen till β - formen. Vid temperaturer under 120–125 K är den monokliniska formen stabil.
Ferrimagnet med en Curie-punkt på 858 K (572 °C) [3] .
Har viss elektrisk ledningsförmåga . Den elektriska ledningsförmågan är låg. Halvledare .
Den sanna elektriska ledningsförmågan hos enkristallmagnetit är maximal vid rumstemperatur ( 250 Ω −1 cm −1 ), den minskar snabbt med sjunkande temperatur och når ett värde av cirka 50 Ω −1 cm −1 vid temperaturen för Verwey-övergången (fasövergång från kubisk till lågtemperatur monoklinisk struktur som existerar under T V = 120-125 K ) [4] . Den elektriska ledningsförmågan för monoklinisk lågtemperaturmagnetit är 2 storleksordningar lägre än den för kubisk magnetit ( ~1 Ω −1 cm −1 vid TV ) ; den, som vilken vanlig halvledare som helst, minskar mycket snabbt med sjunkande temperatur och når flera enheter ×10 −6 Ω −1 cm −1 vid 50 K. Samtidigt uppvisar monoklin magnetit, i motsats till kubisk, en betydande anisotropi av elektrisk ledningsförmåga - ledningsförmåga längs huvudaxlarna kan skilja sig med mer än 10 gånger . Vid 5,3 K når den elektriska ledningsförmågan ett minimum av ~10 −15 Ω −1 cm −1 och ökar med ytterligare temperaturminskning. Vid temperaturer över rumstemperatur minskar den elektriska ledningsförmågan långsamt till ≈180 Ω −1 cm −1 vid 780–800 K , och ökar sedan mycket långsamt upp till nedbrytningstemperaturen [5] .
Det uppmätta värdet av den elektriska ledningsförmågan hos polykristallin magnetit, beroende på närvaron av sprickor och deras orientering, kan skilja sig hundratals gånger.
Bildar en kristallin hydratkomposition .
Kemiska egenskaper
Nedbryts vid uppvärmning:
.![{\displaystyle {\ce {2 Fe3O4 ->[1538^oC] 6 FeO + O2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c47104d0d6c4d4de2644da10f18d24be6e445e77)
Reagerar med utspädda syror :
.
Reagerar med koncentrerade oxiderande syror:
Reagerar med alkalier när de smälts:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500^oC] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eae14c77d3d45377156d4a0f66a56322227b6d44)
Oxiderat av atmosfäriskt syre :
.![{\displaystyle {\ce {4 Fe3O4 + O2 ->[450-600^oC] 6 Fe2O3))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/645c010d8592ed9f2fb8286bd8462b2c53ffa000)
Reducerad av väte och kolmonoxid :
, .![{\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)
Det är i proportion under sintring med metalliskt järn:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + Fe ->[900-1000^oC] 4 FeO))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ce1625416edfc24e9b19de4838c28fa9ce42423e)
Applikation
- För tillverkning av speciella elektroder.
- Som ett svart pigment [6] .
- Som en del av termitblandningar [7] .
- Nanokristaller används som kontrastmedel i medicinsk diagnostik med hjälp av magnetisk resonanstomografi [8] .
- Inom livsmedelsindustrin används det som livsmedelsfärg ( E172 ).
Anteckningar
- ↑ Cornell, Rochelle M. Järnoxiderna: struktur, egenskaper, reaktioner, förekomster och användningar / 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 (december 2000). "Superparamagnetisk magnetit i den övre näbbvävnaden hos målduvor". Biometaller . 13 (4): 325-31. DOI : 10.1023/A:1009214526685 . PMID 11247039 .
- ↑ Curie-punkter för vissa ämnen. . Hämtad 7 december 2020. Arkiverad från originalet 31 mars 2014.
- ↑ Verwey EJW, Haayman PW Electronic Conductivity and Transition Point of Magnetite (“Fe 3 O 4 ”) (tyska) // Physica. - 1941. - Bd. 8 , H. 9 . - S. 979-987 . - doi : 10.1016/S0031-8914(41)80005-6 . - .
- ↑ Ämne: Fe 3 O 4 . Egenskap: elektrisk konduktivitet // Halvledare / Utg.: O. Madelung et al. - Springer, 2000. - ISBN 978-3-540-64966-3 .
- ↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Industrial Inorganic Pigments 3d-utgåva Wiley-VCH ISBN 3-527-30363-4
- ↑ Termit . Amazing Rust.com (7 februari 2001). Hämtad 12 oktober 2011. Arkiverad från originalet 7 juli 2011.
- ↑ Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (april 1999). "Syntes av järnoxidnanopartiklar som används som MRI-kontrastmedel: en parametrisk studie." Journal of Colloid and Interface Science . 212 (2): 474-482. Bibcode : 1999JCIS..212..474B . DOI : 10.1006/jcis.1998.6053 . PMID 10092379 .
Litteratur
- Chemical Encyclopedia / Editorial Board: Knunyants I. L. et al. - M . : Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - 671 sid. — ISBN 5-82270-035-5 .
- Handbook of a chemist / Editorial board: Nikolsky B.P. et al. - 2nd ed., corrected. - M. - L .: Kemi, 1966. - T. 1. - 1072 sid.
- Handbok för en kemist/redaktion: Nikolsky B.P. och andra. - 3:e upplagan, Rev. - L . : Chemistry, 1971. - T. 2. - 1168 sid.
- Lidin R. A. et al. Kemiska egenskaper hos oorganiska ämnen: Proc. ersättning för universitet. - 3:e uppl., Rev. - M . : Chemistry, 2000. - 480 sid. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- Ripan R., Chetyanu I. Oorganisk kemi. Kemi av metaller. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 sid.