Oxid železitý (II, III).
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 7. prosince 2020; kontroly vyžadují 11 úprav .| Oxid železitý (II, III). | |
|---|---|
| Všeobecné | |
| Systematický název |
Oxid železitý (II, III). |
| Tradiční jména | oxid železitý, oxid železa, magnetit , magnetická železná ruda |
| Chem. vzorec | |
| Fyzikální vlastnosti | |
| Stát | černé krystaly |
| Molární hmotnost | 231,54 g/ mol |
| Hustota | 5,11; 5,18 g/cm³ |
| Tvrdost | 5,6-6,5 |
| Tepelné vlastnosti | |
| Teplota | |
| • tání | prosinec 1538; 1590; 1594 °C |
| Mol. tepelná kapacita | 144,63 J/(mol K) |
| Entalpie | |
| • vzdělávání | −1120 kJ/mol |
| Klasifikace | |
| Reg. Číslo CAS | 1317-61-9 |
| PubChem | 16211978 |
| Reg. číslo EINECS | 215-277-5 |
| ÚSMĚVY | O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2 |
| InChI | InChI = 1S/3Fe.40SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N |
| CHEBI | CHEBI:50821 |
| ChemSpider | 17215625 , 21169623 a 21250915 |
| Bezpečnost | |
| NFPA 704 |
0
0
0 |
| Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
Oxid železitý (II, III), oxid železitý, železité okuje - anorganická sloučenina, podvojný oxid železitý se vzorcem nebo , černé krystaly, nerozpustné ve vodě, existuje krystalický hydrát .
Vzniká na povrchu ocelových a železných předmětů ve formě vrstvy černého okují při zahřívání na vzduchu.
Být v přírodě
V přírodě jsou velká ložiska nerostu magnetitu (magnetická železná ruda) - s různými nečistotami.
Ve formě nanokrystalů (velikost 42–45 nm) byl magnetit nalezen v magneticky citlivých bakteriích [1] a v tkáni zobáku poštovních holubů [2] .
Získání
Spalování práškového železa na vzduchu:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 2 O2 ->[150-600^oC] Fe3O4))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9baa62bda64c4bccd7fd918c84abc9bc74e1210b)
Vliv přehřáté páry na žehličku:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 4 H2O ->[800^oC] Fe3O4 + 4 H2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b318c35a885d5e7673e7a83c0bef8457a41337f)
Opatrná redukce oxidu železitého vodíkem :
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe2O3 + H2 ->[400^oC] 2 Fe3O4 + H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/13c37459e5520aaa16dbe24ff568c6bd77de24ae)
Regenerace oxidem uhelnatým (II) :
Fyzikální vlastnosti
Oxid železitý (II, III) při pokojové teplotě tvoří černé krystaly kubické soustavy , prostorová grupa F d 3 m , parametry buňky a = 0,8393 nm , Z = 8 (struktura převráceného spinelu ). Při 627 °C se α -forma přemění na β - formu. Při teplotách pod 120–125 K je monoklinická forma stabilní.
Ferrimagnet s Curieovým bodem 858 K (572 °C) [3] .
Má určitou elektrickou vodivost . Elektrická vodivost je nízká. Polovodič .
Skutečná elektrická vodivost monokrystalového magnetitu je maximální při pokojové teplotě ( 250 Ω −1 cm −1 ), s klesající teplotou rychle klesá a při teplotě Verweyho přechodu dosahuje hodnoty asi 50 Ω −1 cm −1 (fázový přechod z kubické na nízkoteplotní monoklinickou strukturu existující pod T V = 120-125 K ) [4] . Elektrická vodivost monoklinického nízkoteplotního magnetitu je o 2 řády nižší než kubického magnetitu ( ~1 Ω −1 cm −1 při T V ); to, jako každý typický polovodič, klesá velmi rychle s klesající teplotou a dosahuje několika jednotek ×10 −6 Ω −1 cm −1 při 50 K. Monoklinický magnetit přitom na rozdíl od kubického vykazuje výraznou anizotropii elektrické vodivosti - vodivost podél hlavních os se může lišit více než 10x . Při 5,3 K dosahuje elektrická vodivost minima ~10 −15 Ω −1 cm −1 a roste s dalším poklesem teploty. Při teplotách nad pokojovou teplotou elektrická vodivost pomalu klesá na ≈180 Ω −1 cm −1 při 780–800 K a poté velmi pomalu roste až k teplotě rozkladu [5] .
Naměřená hodnota elektrické vodivosti polykrystalického magnetitu se v závislosti na přítomnosti trhlin a jejich orientaci může lišit i stokrát.
Tvoří krystalickou hydratovanou kompozici .
Chemické vlastnosti
Při zahřívání se rozkládá:
.![{\displaystyle {\ce {2 Fe3O4 ->[1538^oC] 6 FeO + O2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c47104d0d6c4d4de2644da10f18d24be6e445e77)
Reaguje se zředěnými kyselinami :
.
Reaguje s koncentrovanými oxidačními kyselinami:
Při roztavení reaguje s alkáliemi :
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500^oC] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eae14c77d3d45377156d4a0f66a56322227b6d44)
Oxidováno vzdušným kyslíkem :
.![{\displaystyle {\ce {4 Fe3O4 + O2 ->[450-600^oC] 6 Fe2O3))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/645c010d8592ed9f2fb8286bd8462b2c53ffa000)
Redukováno vodíkem a oxidem uhelnatým :
, .![{\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)
Při slinování s kovovým železem je v poměru :
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + Fe ->[900-1000^oC] 4 FeO))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ce1625416edfc24e9b19de4838c28fa9ce42423e)
Aplikace
- Pro výrobu speciálních elektrod.
- Jako černý pigment [6] .
- Jako součást termitových směsí [7] .
- Nanokrystaly se používají jako kontrastní látka v lékařské diagnostice pomocí magnetické rezonance [8] .
- V potravinářském průmyslu se používá jako potravinářské barvivo ( E172 ).
Poznámky
- ↑ Cornell, Rochelle M. Oxidy železa: Struktura, vlastnosti, reakce, výskyty a použití / 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 (prosinec 2000). „Superparamagnetický magnetit v horní tkáni zobáku poštovních holubů“. Biokovy . 13 (4): 325-31. DOI : 10.1023/A:1009214526685 . PMID 11247039 .
- ↑ Curieovy body některých látek. . Získáno 7. prosince 2020. Archivováno z originálu dne 31. března 2014.
- ↑ Verwey EJW, Haayman PW Elektronická vodivost a přechodový bod magnetitu (“Fe 3 O 4 ”) (německy) // Physica. - 1941. - Bd. 8 , H. 9 . - S. 979-987 . - doi : 10.1016/S0031-8914(41)80005-6 . - .
- ↑ Látka: Fe 3 O 4 . Vlastnost: elektrická vodivost // Semiconductors / Eds.: O. Madelung et al. - Springer, 2000. - ISBN 978-3-540-64966-3 .
- ↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Industrial Anorganic Pigments 3D vydání Wiley-VCH ISBN 3-527-30363-4
- ↑ Termit . Amazing Rust.com (7. února 2001). Získáno 12. října 2011. Archivováno z originálu 7. července 2011.
- ↑ Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (duben 1999). "Syntéza nanočástic oxidu železitého používaných jako kontrastní činidla MRI: Parametrická studie." Journal of Colloid and Interface Science . 212 (2): 474-482. Bibcode : 1999JCIS..212..474B . DOI : 10.1006/jcis.1998.6053 . PMID 10092379 .
Literatura
- Chemická encyklopedie / Redakční rada: Knunyants I. L. et al. - M . : Sovětská encyklopedie, 1990. - T. 2. - 671 s. — ISBN 5-82270-035-5 .
- Příručka chemika / Redakční rada: Nikolsky B. P. et al. - 2. vyd., opraveno. - M. - L .: Chemie, 1966. - T. 1. - 1072 s.
- Příručka chemika / Redakční rada: Nikolsky B.P. a další - 3. vyd., Rev. - L . : Chemie, 1971. - T. 2. - 1168 s.
- Lidin R. A. et al. Chemické vlastnosti anorganických látek: Proc. příspěvek na vysoké školy. - 3. vydání, Rev. - M. : Chemistry, 2000. - 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- Ripan R., Chetyanu I. Anorganická chemie. Chemie kovů. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - 871 s.