四氧化三铁的氧是-2价,四氧化三铁化学式为Fe3O4,其中氧元素的化合价为-2价,根据化合物中元素正负化合价代数和为0可计算出铁元素的化合价为+8/3价。
Fe3O4也可写作(Fe2O3FeO),其中Fe2O3中铁元素的化合价为+3价,FeO中铁元素的化合价来自为+2价,取平均值统铁元素的化合价=[(+3)×2+(+2)×1]÷3=+8/3价。
什么是四氧化三铁
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。
天然磁铁矿中的四氧化三铁性质稳定,有良好的耐碱性,溶于浓酸、热强酸。Fe3O4的制备方法有共沉淀法、水热溶剂法、微乳液法等,在环境、生物学、能源和材料等多个领域均有应用。
四氧化三铁的制备方法是什么
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25.5gKNO3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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