四氧化三铁是铁的一种氧化物,它既不是碱性氧化物也不是酸性氧化物。四氧化三铁是一种无机物,化学式为Fe3O4,为具有磁性的黑色晶体,故又称为磁性氧化铁。
四氧化三铁的定义是什么
四氧化三铁,别名铁黑、磁性氧化铁,化学式Fe3O4,是氧化铁(Fe2O3)和氧化亚铁(FeO)的加成物,Fe2O3中的铁离子1/3是Fe2+,2/3是Fe3+。四氧化三铁常态为黑色立方系结晶或无定形粉末,其熔点为1594℃,此温度下会分解,密度5.17g/cm3,不溶于水和有机溶剂,有强磁性,遮盖力和着色力强。
四氧化三铁的化学式是什么
四氧化三铁是M3O4型氧化物的一种,它具有反式尖晶石体结构。因为四氧化三铁的单位晶胞中,氧离子个数:铁离子个数=32:24,化为简单整数比为4:3。为了表明氧和铁离子的个数比,所以把它的化学式写为Fe3O4;为了表明其晶体结构和铁的价态,还有以下几种常见的书写形式:
1、FeO·Fe2O3
为了表明Fe3O4中铁的不同价态的离子个数和氧离子个数比,而常写成FeO·Fe2O3。这种写法易把Fe3O4误以为是FeO与Fe2O3的分子间的化合物。从Fe3O4的晶体结构看,并没有FeO及Fe2O3这样的分子,因此它不可能是分子间化合物。
2、Fe2FeO4
为表明铁的价态,有时写成Fe2FeO4或写成Fe3+Fe2+(Fe3+O4)即(FeFe)Fe3+O4。但这种写法易把Fe3O4误认为是正二价、正三价铁的铁酸盐,从Fe3O4的晶体结构看,并没有铁酸根离子(Fe3+O4)5-存在。
3、Fe3+(Fe2+Fe3+O4)
因为Fe3O4是反式尖晶石结构,为B(ABO4)形化合物,故可写成Fe3+(Fe2+Fe3+O4)。它可以反映Fe3O4的晶体结构,也表明了铁的价态。
根据上述几种写法的介绍可见:Fe3O4化学式的写法是多种多样的,每种写法都有其说明的重点问题。但也有其局限性。因此,在使用时,应根据所要表明的问题而恰当地选择。
四氧化三铁的制备方法是什么样的
1、α-氧化铁的氢气还原法
将高纯微粉状α-Fe2O3装入盘中,粉末层不应过厚。将盘放入反应管之后,通入高纯氮气将空气完全置换出去。接着通过洗气瓶慢慢送入经水饱和的氢气。加热温度在300——400℃(例如330℃)比较适当。
确证反应完了(通常1——3h)后冷却,停止送氢气,再用氮气置换之后,取出样品。水蒸气量不足,加热温度过高或还原过度都会生成FeO,因此必须注意。提高洗气瓶温度就可以增加水蒸气量(40——60℃比较适宜)。
以针状α-FeO(OH)为起始原料经加热脱水则得α-Fe2O3。用这种α-Fe2O3就可制得针状四氧化三铁粒子。黑色录音磁带就是用这种四氧化三铁作为磁带录音媒介。
2、加合法
将铁屑与硫酸反应制得硫酸亚铁,再加入烧碱和氧化铁在95——105℃进行加合反应生成四氧化三铁,经过滤、烘干、粉碎制得氧化铁黑。
3、氢氧化亚铁的缓慢氧化法
将含有氢氧化亚铁沉淀的水溶液加热到70℃以上,进行缓慢的氧化,就可以得到由棱长大约0.2μm的相当均匀的正八面体或立方单晶粒子组成的四氧化三铁粉末。也可以用输送空气泡作为氧化的手段。还可以用像KNO3那样的氧化剂。
4、Harber法
操作熟练的话可以得到化学计算组成为Fe3O4的四氧化三铁,Harber法将220g20%氨水加到2.2LFeSO4·7H2O水溶液,在断绝空气的条件下煮沸(可以用装有毛细管的圆底烧瓶),在煮沸中加入含有25.5gKNO4的浓水溶液。
5、加碱法
硫酸亚铁溶液加碱氧化或将铁盐和亚铁盐的溶液按一定比例混合后加碱沉淀制得。
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