Оксид заліза(II,III)

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.

Оксид заліза(II,III)
Систематична назва	Ферум(II,III) оксид
Інші назви	триферум тетраоксид
Ідентифікатори
Номер CAS	1317-61-9231
Номер EINECS	215-277-5
ChEBI	50821
SMILES	O=[Fe].O=[Fe]O[Fe]=O^[1]
InChI	InChI=1S/3Fe.4O
Номер Гмеліна	14008
Властивості
Молекулярна формула	FeO·Fe2O3, Fe3O4
Молярна маса	231,533 г/моль
Зовнішній вигляд	чорні кристали або аморфний порошок
Густина	5,17 г/см³
Тпл	1597 °C
Розчинність (вода)	нерозчинний
Розчинність (кислоти)	розчинний
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	-1118,4 кДж/моль
Ст. ентропія S^o 298	146,4 Дж/(моль·К)
Теплоємність, c^o p	143,4 Дж/(моль·К)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Ця стаття про оксид Fe₃O₄. Про інші оксиди заліза див. Оксиди заліза.

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:

${\displaystyle \mathrm {4FeO{\xrightarrow {560-700^{o}C}}Fe_{3}O_{4}+Fe} }$

${\displaystyle \mathrm {6Fe_{2}O_{3}{\xrightarrow {1200-1390^{o}C}}4Fe_{3}O_{4}+O_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {3Fe_{2}O_{3}+H_{2}{\xrightarrow {400^{o}C}}2Fe_{3}O_{4}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {3Fe_{2}O_{3}+CO{\xrightarrow {400^{o}C}}2Fe_{3}O_{4}+CO_{2}} }$

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:

${\displaystyle \mathrm {2Fe_{3}O_{4}{\xrightarrow {1787^{o}C}}6FeO+O_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {4Fe_{3}O_{4}+O_{2}{\xrightarrow {450-600^{o}C}}6Fe_{2}O_{3}} }$

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

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}\cdot 2H_{2}O{\xrightarrow {300-400^{o}c}}Fe_{3}O_{4}+2H_{2}O} }$

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

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}+8HCl\longrightarrow FeCl_{2}+2FeCl_{3}+4H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}+10HNO_{3}(conc.)\longrightarrow 3Fe(NO_{3})_{3}+NO_{2}\uparrow +5H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}+14NaOH{\xrightarrow {400-500^{o}C}}Na_{4}FeO_{3}+2Na_{5}FeO_{4}+7H_{2}O} }$

Відновлюється воднем та CO до заліза:

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}+4H_{2}{\xrightarrow {1000^{o}C}}3Fe+4H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Fe_{3}O_{4}+3CO{\xrightarrow {700^{o}C}}3Fe+4CO_{2}} }$

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

Примітки

1. Ferroferric oxide
   d:Track:Q278487
2. За тиску 101,3 кПа

Джерела

• CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — . (англ.)
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М. : «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
• Реми Г. Курс неорганической химии / А. В. Новоселова. — М. : ИИЛ, 1966. — Т. 2. — 833 с. (рос.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин. — 3-е. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — . (рос.)
• Химический энциклопедический словарь / И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия, 1983. — 792 с. (рос.)