氧化鐵

氧化鐵

鐵鏽的主要成分
氧化鐵,别名磁性氧化鐵紅、高導磁率氧化鐵、燒褐鐵礦、燒赭上、鐵丹、鐵粉、紅粉、威尼斯紅(主要成分為氧化鐵)、三氧化二鐵等。化學式Fe2O3,溶于鹽酸,為紅棕色粉末。其紅棕色粉末為一種低級顔料,工業上稱氧化鐵紅,用于油漆、油墨、橡膠等工業中,可做催化劑,玻璃、寶石、金屬的抛光劑,可用作煉鐵原料。[1]
    中文名:氧化鐵 外文名: 别名:三氧化二鐵 英文名:Iron(III)oxide 化學式:Fe₂O₃ CAS号:1332-37-2 SMILES:215-570-8 外觀:紅棕色粉末 密度:5.24/cm³ 熔點:1565℃℃ 沸點:3414°C℃ 溶解度(水):不與水反應 相對分子質量:159.6882

物性數據

1.性狀:外觀為有金屬光澤的紅棕色粉末

2.密度(g/mL,25℃):5.24

3.相對蒸汽密度(g/mL,空氣=1):未确定

4.熔點(ºC):1538

5.沸點(ºC,常壓):未确定

6.沸點(ºC,3mmHg):未确定

7.折射率(n20/D):未确定

8.閃點(ºC):>110

9.比旋光度(º):未确定

10.自燃點或引燃溫度(ºC):未确定

11.蒸氣壓(mmHg,20ºC):1

12.飽和蒸氣壓(kPa,25ºC):未确定

13.燃燒熱(KJ/mol):未确定

14.臨界溫度(ºC):未确定

15.臨界壓力(KPa):未确定

16.油水(辛醇/水)分配系數的對數值:未确定

17.爆炸上限(%,V/V):未确定

18.爆炸下限(%,V/V):未确定

19.穩定性:穩定,溶于鹽酸、稀硫酸生成+3價鐵鹽。鐵單質在置換反應中生成亞鐵離子。

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H₂OFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

20.儲運條件:存放于幹燥處,勿使受潮,避免高溫,并與酸堿物隔離。按上述保管條件,未拆包裝的産品有效貯存期為三年。

21.溶解性:難溶于水,不與水反應。溶于酸,與酸反應。不與NaOH反應。

22.氧化性:高溫下被CO、H₂、Al、C、Si等還原。

Fe2O3+2Al=點燃=2Fe+Al2O3

Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2

2Fe2O3+3C=高溫=4Fe+3CO2↑

2Fe2O3+3Si=高溫=4Fe+3SiO2

物化性質

CAS号:1309-37-1;1317-60-8;1332-37-2

EINECS号:215-168-2;215-275-4;215-570-8

分子量:159.6882

三氧化二鐵是鐵鏽的主要成分。鐵鏽的主要成因是鐵金屬在雜質碳的存在下,與環境中的水分和氧氣反應,鐵金屬便會生鏽。用于油漆、油墨、橡膠等工業中,可做催化劑,玻璃、寶石、金屬的抛光劑,可用作煉鐵原料。

氧化鐵最大的應用是作為顔料來使用。按顔色分為氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵黑,氧化鐵棕由氧化鐵紅、氧化鐵黑(和氧化鐵黃)混合而成;氧化鐵橙是由氧化鐵紅和氧化鐵黃混合而成;氧化鐵綠是由藍色的酞菁蘭和氧化鐵黃混合而成。

穩定性:穩定,溶于鹽酸、稀硫酸生成+3價鐵鹽。鐵單質在置換反應中生成亞鐵離子。

FeO+6HCl=2FeCl+3H₂OFeO+3HSO=Fe(SO)+3HO

儲運條件:存放于幹燥處,勿使受潮,避免高溫,并與酸堿物隔離。按上述保管條件,未拆包裝的産品有效貯存期為三年。

溶解性:難溶于水,不與水反應。溶于酸,與酸反應。不與NaOH反應。

氧化性:高溫下被CO、H₂、Al、C、Si等還原。

FeO+2Al=點燃=2Fe+AlO

FeO+3CO=高溫=2Fe+3CO

2FeO+3C=高溫=4Fe+3CO↑

2FeO+3Si=高溫=4Fe+3SiO

化學性質

⑴氧化鐵與酸反應生成鐵鹽和水。

例:FeO+6HCl=2FeCl+3HO

⑵鋁熱反應

鋁與氧化鐵混合後組成鋁熱劑,加熱後生成氧化鋁和鐵。

化學式:2Al+FeO=△=AlO+2Fe

⑶碳、一氧化碳還原性

氧化鐵可以與碳混合後加熱,鐵和二氧化碳提取出來。

化學式:3C+2FeO=高溫=4Fe+3CO↑

高溫下會分解成四氧化三鐵和氧氣

氧化鐵可以和一氧化碳混合後加熱,生成鐵和二氧化碳。

化學式:3CO+FeO=△=2Fe+3CO

物理性質

性狀:紅棕色粉末

密度:5.24g/cm³

熔點:1565℃(分解)

存在形式:礦物:赤鐵礦、赭石

α型晶胞結構:

磁性:在自然狀态下,氧化鐵屬于α型晶胞結構,并不具有磁性。但如果用四氧化三鐵經過特殊處理後會形成γ型晶胞結構,具有磁性,但并不穩定,易變為α型。

存儲方法

密封儲存,儲存于陰涼、幹燥、通風良好的庫房。遠離不相容材料。

制備方法

制備方法有濕法和幹法。濕法制品結晶細小、顆粒柔軟、較易研磨,易于作顔料。幹法制品結晶大、顆粒堅硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。

濕法

FeSO₄+2NaOH→Fe(OH)₂+Na₂SO₄

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃

4FeSO₄+4H₂O+O₂→2Fe₂O₃↓+4H₂SO₄

Fe+H₂SO₄→FeSO₄+H₂↑

将一定量的5%硫酸亞鐵溶液迅速與過量氫氧化鈉溶液反應(要求堿過量0.04~0.08g/ml),在常溫下通入空氣,使之全部變為紅棕色的氫氧化鐵膠體溶液,作為沉積氧化鐵的晶核。

以上述晶核為載體,以硫酸亞鐵為介質,通入空氣,在75~85℃,在金屬鐵存在下,硫酸亞鐵與空氣中氧氣作用生成三氧化二鐵(即鐵紅)沉積在晶核上,溶液中的硫酸根又與金屬鐵作用重新生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵再被空氣氧化成鐵紅繼續沉積,這樣循環至整個過程結束,生成紅色氧化鐵。

在空氣中灼燒亞鐵化合物或氫氧化鐵等可得三氧化二鐵。

4Fe3O4+O2高===溫6Fe2O3

在潮濕的空氣中,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜,這層水膜裡含有少量的H+和OH-,還溶解了氧氣,結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液,它跟鋼鐵裡的鐵和少量的碳(因鋼鐵不純)恰好形成無數微小的原電池。

在這些原電池裡,鐵是負極,碳是正極。鐵失去電子而被氧化:

負極:2Fe_4e-=2Fe2+

正極:2H2O+O2+4e-=4OH-

電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。

在此之後繼續反應:

Fe2+2OH-=Fe(OH)₂

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3+nH2O=Fe2O3·nH2O+3H2O

在初中的化學裡,可用鹽酸(HCl)來除鐵鏽。

方程式為:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

幹法

硝酸與鐵屑反應生成硝酸亞鐵,經冷卻結晶、脫水幹燥,經研磨後在600~700℃煅燒8~10h,在經水洗、幹燥、粉碎制得氧化鐵紅産品。也可以氧化鐵黃為原料,經600~700℃煅燒制得氧化鐵紅。

4Fe(NO₃)→2Fe₂O₃+12NO2↑+3O2↑Fe2O3·nH2O→Fe2O3+nH2O;先制得透明氧化鐵黃(制法參見透明氧化鐵黃),經煅燒脫水,制得透明氧化鐵紅。其2α-FeOOH==△==2α-FeSO3+H2O。

采用中和沉澱法。先制得氧化鐵黑,再高溫灼燒制得透明氧化鐵線。将0.5mol/L濃度的FeCl3·6H2O溶液加熱沸騰水解至紅棕色膠粒出現為止(溶液1)。

取與溶液1等體積的0.25mol/L的FeCl₂溶液(由金屬鐵與鹽酸作用制得),用稀氨水調至白色沉澱不再消失為止(溶液2)。

将溶液1和溶液2合并,攪拌,并加入适量的羟基羧酸絡合劑和緩沖劑,維持恒溫80℃。随反應的進行,不斷有黑色Fe3O4生成。反應結束,将Fe3O4結晶轉移至pH8、含有為Fe3O4質量比為10%~20%的油酸鈉溶液中進行表面處理,攪拌懸濁液,恒溫80℃,0.5h後将懸濁液用稀鹽酸(1:3)調pH=6~6.5,将Fe3O4油酸吸附包複物(黑色絮凝體)抽濾,熱水攪洗數次,50~60℃真空烘幹,制得疏松的粉體Fe3O4。

将上述油酸包複的Fe3O4慢速升溫至550~600℃焙燒0.5h,得到均勻分散的透明鐵紅α-Fe2O3微粒子。

由天然黃鐵礦制得。由硫酸亞鐵或草酸鐵經風化得硫酸鐵,再經煅燒而得。由氫氧化鐵脫水而得。制造硫酸、苯胺、氧化鋁等過程中的副産物。由碳酸鐵、硝酸鐵等經強熱而得。硫酸亞鐵加熱至650℃以上而得。

雲母赤鐵礦法:雲母赤鐵礦石精選後,經濕球磨機磨成精礦粉,脫水,烘幹,冷卻,粉碎至325目,過篩,制成雲母氧化鐵。

硫酸亞鐵氧化法:将硫酸與鐵屑反應制得硫酸亞鐵,除砷及重金屬,經氧化而得。流程參見氧化鐵黃。

制備方法有濕法和幹法。濕法制品結晶細小、顆粒柔軟、較易研磨,适宜作顔料。幹法制品結晶大、顆粒堅硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。

濕法将一定量的5%硫酸亞鐵溶液迅速與過量燒堿溶液反應(要求堿過量0.04~0.08g/ml),在常溫下通入空氣使之全部變成紅棕色的氫氧化鐵膠體溶液,在金屬鐵存在的條件下,硫酸亞鐵與空氣中氧作用,生成三氧化二鐵(即鐵紅)沉積在晶核上,溶液中的硫酸根又與金屬鐵作用,重新生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵再被空氣氧化成鐵紅繼續沉積,如此循環到整個過程結束,生成氧化鐵紅。

其幹法硝酸與鐵片反應生成硝酸亞鐵,經冷卻結晶,脫水幹燥,經研磨後在600~700℃煅燒8~10h,再經水洗、幹燥、粉碎制得氧化鐵紅産品。也可以氧化鐵黃為原料,經600~700℃煅燒制得氧化鐵紅。其4Fe(NO3)3==△==2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑Fe2O3+nH2O==△==Fe2O3+nH2O

正文

氧化亞鐵、三氧化二鐵和磁性氧化鐵的統稱。

别名:一氧化鐵

化學式:FeO

熔點1369±1°C

相對密度5.7

性質:黑色粉末;不溶于水、醇和堿液,溶于酸;很不穩定,在空氣中加熱迅速被氧化成四氧化三鐵。在隔絕空氣的條件下加熱二價鐵的化合物,如草酸亞鐵等可制得氧化亞鐵,或通氫于三氧化二鐵也可制得。氧化亞鐵主要用作玻璃中的色料。

三氧化二鐵化學式FeO。紅棕色或黑色無定形粉末;熔點1565°C,相對密度5.24;不溶于水,溶于酸。在空氣中灼燒亞鐵化合物或氫氧化鐵等可得三氧化二鐵。

其紅棕色粉末為一種低級顔料,工業上稱氧化鐵紅,用于油漆、油墨、橡膠等工業中,也可做催化劑和玻璃、寶石、金屬的抛光劑。

磁性氧化鐵又稱四氧化三鐵,化學式FeO。為天然磁鐵礦(即磁石)的主要成分;黑色晶體;熔點1594±5°C,相對密度5.18;不溶于水、乙醇、乙醚,易溶于濃酸。

它在潮濕狀态下,在空氣中易氧化成三氧化二鐵。通水蒸氣于紅熱的鐵即可制得磁性氧化鐵。它可做顔料和抛光劑。特制的磁性氧化鐵可做錄音磁帶和電信器材。

主要用途

用于油漆、橡膠、塑料、建築等的着色,是無機顔料,在塗料工業中用作防鏽顔料。用作橡膠、人造大理石、地面水磨石的着色劑,塑料、石棉、人造革、皮革揩光漿等的着色劑和填充劑,精密儀器、光學玻璃的抛光劑及制造磁性材料鐵氧體元件的原料等。

用于電子工業、通訊整機、電視機、計算機等磁性原料及行輸出變壓器、開關電源及其高U及高UQ等的鐵氧體磁芯

用作分析試劑、催化劑和抛光劑,也用于顔料的配料;

用于各類藥片、藥丸的外衣糖衣着色用。

用作磁性材料、顔料及制取還原劑、抛光劑、催化劑等;用于藥片糖衣和膠囊等的着色。

用作防鏽漆的顔料。因該品制成的雲母氧化鐵防鏽漆抗水滲性好,防鏽性能優異,可以取代紅丹

食用紅色素。日本用于赤豆飯、魔芋粉食品。對曾用防腐劑處理果柄切口的香蕉加以識别時用。美國多用于貓食、狗食和包裝材料

無機紅色顔料主要用于硬币的透明着色,也用于油漆、油墨和塑料的着色

廣泛用于油漆、橡膠、塑料化妝品、建築精磨材料、精密五金儀器、光學玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高級合金鋼的着色;主要用作磁性材料、顔料、擦光劑、催化劑等,還用于電訊、儀表工業;主要用作磁性材料、顔料、擦光劑、催化劑等,還用于電訊、儀表工業無機紅色顔料。

用于和CO反應煉制生鐵(H2,C,Al)

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高溫)

Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O(高溫)

2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑(高溫)

Fe2O3+2Al==2Fe+Al2O3(高溫)

性質與穩定性

常溫常壓穩定。避免與不相容材料,塵土接觸。

與鋁,一氧化碳,環氧乙烷,水合肼,次氯酸鈣,五氟化溴,铯碳化物反應。

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值(XlogP):

2、氫鍵供體數量:0

3、氫鍵受體數量:3

4、可旋轉化學鍵數量:0

5、互變異構體數量:

6、拓撲分子極性表面積(TPSA):3

7、重原子數量:5

8、表面電荷:0

9、複雜度:0

10、同位素原子數量:0

11、确定原子立構中心數量:0

12、不确定原子立構中心數量:0

13、确定化學鍵立構中心數量:0

14、不确定化學鍵立構中心數量:0

15、共價鍵單元數量:5

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