Óxido de hierro (II, III)
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|---|---|
| General | |
Nombre sistemático |
Óxido de hierro(II,III) |
| nombres tradicionales | óxido ferroso, óxido de hierro, magnetita , mineral de hierro magnético |
| química fórmula | |
| Propiedades físicas | |
| Estado | cristales negros |
| Masa molar | 231,54 g/ mol |
| Densidad | 5.11; 5,18 g/cm³ |
| Dureza | 5.6-6.5 |
| Propiedades termales | |
| La temperatura | |
| • fusión | dic. 1538; 1590; 1594°C |
| mol. capacidad calorífica | 144,63 J/(mol·K) |
| entalpía | |
| • educación | −1120 kJ/mol |
| Clasificación | |
| registro número CAS | 1317-61-9 |
| PubChem | 16211978 |
| registro Número EINECS | 215-277-5 |
| SONRISAS | O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2 |
| InChI | InChI=1S/3Fe.4OSZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N |
| CHEBI | CHEBI:50821 |
| ChemSpider | 17215625 , 21169623 y 21250915 |
| La seguridad | |
| NFPA 704 |
0
0
0 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |
Óxido de hierro (II, III), óxido ferroso, escamas de hierro : un compuesto inorgánico, óxido de metal de hierro doble con la fórmula o , cristales negros, insolubles en agua, hay un hidrato cristalino .
Se forma en la superficie de los objetos de acero y hierro en forma de una capa de escamas negras cuando se calienta en el aire.
Estar en la naturaleza
En la naturaleza, existen grandes depósitos del mineral magnetita (mineral de hierro magnético), con diversas impurezas.
En forma de nanocristales (42–45 nm de tamaño), se ha encontrado magnetita en bacterias magnéticamente sensibles [1] y en el tejido del pico de las palomas mensajeras [2] .
Conseguir
Combustión de hierro en polvo en el aire:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 2 O2 ->[150-600^oC] Fe3O4))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9baa62bda64c4bccd7fd918c84abc9bc74e1210b)
El efecto del vapor sobrecalentado en el hierro:
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe + 4 H2O ->[800^oC] Fe3O4 + 4 H2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b318c35a885d5e7673e7a83c0bef8457a41337f)
Reducción cuidadosa del óxido de hierro (III) con hidrógeno :
.![{\displaystyle {\ce {3 Fe2O3 + H2 ->[400^oC] 2 Fe3O4 + H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/13c37459e5520aaa16dbe24ff568c6bd77de24ae)
Recuperación con monóxido de carbono (II) :
Propiedades físicas
El óxido de hierro (II, III) a temperatura ambiente forma cristales negros de sistema cúbico , grupo espacial F d 3 m , parámetros de celda a = 0,8393 nm , Z = 8 (estructura de espinela invertida ). A 627 °C , la forma α se transforma en la forma β . A temperaturas inferiores a 120–125 K , la forma monoclínica es estable.
Ferrimagnet con un punto Curie de 858 K (572 °C) [3] .
Tiene algo de conductividad eléctrica . La conductividad eléctrica es baja. semiconductores _
La conductividad eléctrica real de la magnetita monocristalina es máxima a temperatura ambiente ( 250 Ω −1 cm −1 ), disminuye rápidamente con la disminución de la temperatura, alcanzando un valor de aproximadamente 50 Ω −1 cm −1 a la temperatura de transición de Verwey (transición de fase de estructura cúbica a monoclínica de baja temperatura existente por debajo de T V = 120-125 K ) [4] . La conductividad eléctrica de la magnetita monoclínica de baja temperatura es 2 órdenes de magnitud menor que la de la magnetita cúbica ( ~1 Ω- 1 cm - 1 en T V ); como cualquier semiconductor típico, decrece muy rápidamente al disminuir la temperatura, alcanzando varias unidades × 10-6 Ω - 1 cm -1 a 50 K. Al mismo tiempo, la magnetita monoclínica, en contraste con la cúbica, exhibe una anisotropía significativa de la conductividad eléctrica: la conductividad a lo largo de los ejes principales puede diferir en más de 10 veces . A 5,3 K , la conductividad eléctrica alcanza un mínimo de ~10 −15 Ω −1 cm −1 y aumenta con una mayor disminución de la temperatura. A temperaturas superiores a la temperatura ambiente, la conductividad eléctrica disminuye lentamente hasta ≈180 Ω −1 cm −1 a 780–800 K y luego aumenta muy lentamente hasta la temperatura de descomposición [5] .
El valor medido de la conductividad eléctrica de la magnetita policristalina, dependiendo de la presencia de grietas y su orientación, puede diferir cientos de veces.
Forma una composición de hidrato cristalino .
Propiedades químicas
Se descompone al calentar:
.![{\displaystyle {\ce {2 Fe3O4 ->[1538^oC] 6 FeO + O2))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c47104d0d6c4d4de2644da10f18d24be6e445e77)
Reacciona con ácidos diluidos :
.
Reacciona con ácidos oxidantes concentrados:
Reacciona con álcalis cuando se fusiona:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + 14 NaOH ->[400-500^oC] Na4FeO3 + 2 Na5FeO4 + 7 H2O))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eae14c77d3d45377156d4a0f66a56322227b6d44)
Oxidado por el oxígeno atmosférico :
.![{\displaystyle {\ce {4 Fe3O4 + O2 ->[450-600^oC] 6 Fe2O3))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/645c010d8592ed9f2fb8286bd8462b2c53ffa000)
Reducido por hidrógeno y monóxido de carbono :
, .![{\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)
Es proporcional durante la sinterización con hierro metálico:
.![{\displaystyle {\ce {Fe3O4 + Fe ->[900-1000^oC] 4 FeO))}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ce1625416edfc24e9b19de4838c28fa9ce42423e)
Aplicación
- Para la fabricación de electrodos especiales.
- Como pigmento negro [6] .
- Como parte de las mezclas de termitas [7] .
- Los nanocristales se utilizan como agente de contraste en diagnósticos médicos utilizando imágenes de resonancia magnética [8] .
- En la industria alimentaria , se utiliza como colorante alimentario ( E172 ).
Notas
- ↑ Cornell, Rochelle M. Los óxidos de hierro: estructura, propiedades, reacciones, ocurrencias y usos / 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 (diciembre de 2000). “Magnetita superparamagnética en el tejido superior del pico de palomas mensajeras”. Biometales . 13 (4): 325-31. DOI : 10.1023/A:1009214526685 . PMID 11247039 .
- ↑ Puntos de Curie de algunas sustancias. . Consultado el 7 de diciembre de 2020. Archivado desde el original el 31 de marzo de 2014.
- ↑ Verwey EJW, Haayman PW Conductividad electrónica y punto de transición de magnetita ("Fe 3 O 4 ") (alemán) // Physica. - 1941. - Bd. 8 , H. 9 . - S. 979-987 . - doi : 10.1016/S0031-8914(41)80005-6 . - .
- ↑ Sustancia: Fe 3 O 4 . Propiedad: conductividad eléctrica // Semiconductores / Eds.: O. Madelung et al. - Springer, 2000. - ISBN 978-3-540-64966-3 .
- ↑ Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) Pigmentos inorgánicos industriales 3.ª edición Wiley-VCH ISBN 3-527-30363-4
- ↑ Termita . Amazing Rust.com (7 de febrero de 2001). Consultado el 12 de octubre de 2011. Archivado desde el original el 7 de julio de 2011.
- ↑ Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (abril de 1999). "Síntesis de nanopartículas de óxido de hierro utilizadas como agentes de contraste de resonancia magnética: un estudio paramétrico". Revista de ciencia de interfases y coloides . 212 (2): 474-482. Código Bib : 1999JCIS..212..474B . DOI : 10.1006/jcis.1998.6053 . PMID 10092379 .
Literatura
- Enciclopedia química / Consejo editorial: Knunyants I. L. et al. - M . : Enciclopedia soviética, 1990. - T. 2. - 671 p. — ISBN 5-82270-035-5 .
- Manual de un químico / Consejo editorial: Nikolsky B.P. et al. - 2.ª ed., corregida. - M. - L .: Química, 1966. - T. 1. - 1072 p.
- Manual de un químico / Consejo editorial: Nikolsky B.P. y otros - 3ra ed., Rev. - L. : Química, 1971. - T. 2. - 1168 p.
- Lidin R. A. et al. Propiedades químicas de sustancias inorgánicas: Proc. asignación para universidades. - 3ra ed., Rev. - M. : Química, 2000. - 480 p. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- Ripan R., Chetyanu I. Química inorgánica. Química de los metales. - M. : Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.