Оксид заліза(III)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Оксид заліза(III)
Iron(III)-oxide-sample.jpg
Систематична назва Залізо(III) оксид
Інші назви Сесквіоксид заліза
Ідентифікатори
Номер CAS 1309-37-1
Властивості
Молекулярна формула Fe2O3
Молярна маса 159,688 г/моль
Зовнішній вигляд червоно-коричневі кристали
Густина 5,25 г/см³ (α-Fe2O3)
Тпл 1565 °C (α-Fe2O3)
Розчинність (вода) нерозчинний
Розчинність (кислоти) розчинний
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-824,2 кДж/моль
Ст. ентропія So298 87,4 Дж/(моль·К)
Теплоємність, cop 103,9 Дж/(моль·К)
Пов'язані речовини
Інші катіони оксид заліза(II)
Інші гідроксид заліза(III)
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Окси́д залі́за(III), фе́рум(III) окси́д — неорганічна сполука складу Fe2O3. Проявляє слабкі амфотерні властивості.

Оксид може існувати у трьох структурних модифікаціях — α-, γ-, δ-Fe2O3, які мають різні властивості та різні методи отримання. Модифікації мають світло-коричневий або червоно-коричневий колір. Fe2O3 широко застосовується в якості пігменту у виготовленні фарб, також використовується у виробництві футеровочної кераміки, цементу й магнітних стрічок.

Поширення у природі[ред.ред. код]

Мінерал магнетит

Fe2O3 є найбільш стійкою оксигеновмісною сполукою заліза з тих, що зустрічаються у природі. Даний оксид поширений на лише у вільному стані, а й у складі залізних руд. До їхнього числа належать, зокрема, мінерали магнетит (FeO·Fe2O3), гематит (α-Fe2O3), лимоніт (Fe2O3·H2O) тощо.

Структура[ред.ред. код]

Структура типу гематит

Оксид заліза(III) здатен перебувати у трьох структурних модифікаціях: α-, γ- та δ-формах. Найбільш поширеною з них є α-модифікація — оксид саме цього типу перебуває у природі у вигляді мінералів. Структуру такої модифікації має, наприклад, мінерал гематит. α-Модифікація утворюється при обпалюванні заліза (за температури вище 200 °C) або мінералу піриту FeS2, а також при тривалому нагріванні оксиду у γ-формі. α-Fe2O3 є парамагнітним.

Структура типу корунд

γ-Fe2O3 має структуру типу корунду — мінералу оксиду алюмінію. Дана форма утворюється при низькотемпературному окисненні заліза (нижче 200 °C), при окисненні Fe3O4 або нагріванням α-форми при 300 °C (але за нагрівання вище 400 °C переходить назад у α-форму). γ-Модифікація є феромагнітною.

Модифікація δ-Fe2O3 є феромагнітною та утворюється в розчинах в результаті окиснення сполук Fe(II) лугами.

Отримання[ред.ред. код]

Оксид заліза(III) отримують окисненням заліза, а також деяких його бінарних сполук, наприклад, мінералу піриту:

\mathrm{ 4Fe + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3}
\mathrm{ 4FeS_2 + 11O_2 \xrightarrow{800^oC} 2Fe_2O_3 + 8SO_2}

Іншим способом є термічне розкладання оксигеновмісних сполук Fe(II) та Fe(III):

\mathrm{ 2Fe(OH)_3 \xrightarrow{700^oC} Fe_2O_3 + 3H_2O}
\mathrm{ 4FeCO_3 + O_2 \xrightarrow{500^oC} 2Fe_2O_3 + 4CO_2}
\mathrm{ 4FeSO_4 \xrightarrow{} 2Fe_2O_3 + 4SO_2 + O_2} (утворюються домішки SO3)

Також оксид заліза утворюватиметься при нагріванні його галогенідів у струмені водяної пари:

\mathrm{ 2(FeCl_3 \cdot 6H_2O) + 6H_2O \xrightarrow{>250^oC} Fe_2O_3 + 6HCl + 9H_2O }

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Fe2O3 є стійкою сполукою, він не розчиняється у воді, амоніаку (не утворює комплексні сполуки). При високотемпературному нагріванні він може розкладатися з утворенням змішаного оксиду Fe3O4

\mathrm{ 2Fe_2O_3 \xrightarrow{1200-1390^oC} 2(FeO \cdot Fe_2O_3) + O_2}

Оксид проявляє слабкі амфотерні властивості: розчиняється у кислотах, а також при сплавленні з лугами й іншими осно́вними сполуками утворює ферати:

\mathrm{ Fe_2O_3 + 6HCl \xrightarrow{\tau} 2FeCl_3 + 3H_2O}
\mathrm{ Fe_2O_3 + 6HCl(gas) \xrightarrow{500^oC, [Cl_2]} 2FeCl_3 + 3H_2O}
\mathrm{ Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \xrightarrow{} Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O}
\mathrm{ Fe_2O_3 + 2NaOH(conc.) \xrightarrow{600^oC} 2NaFeO_2 + H_2O}
\mathrm{ Fe_2O_3 + Na_2CO_ 3\xrightarrow{800-900^oC} 2NaFeO_2 + CO_2}
\mathrm{ 2Fe_2O_3 + 8Na_2O + O_2 \xrightarrow{450^oC} 4Na_4FeO_4}
\mathrm{ Fe_2O_3 + ZnO \xrightarrow{t} [ZnFe_2]O_4}
\mathrm{ Fe_2O_3 + Fe \xrightarrow{900^oC} 3FeO}

Fe2O3 відновлюється воднем та оксидом вуглецю CO:

\mathrm{ 3Fe_2O_3 + H_2 \xrightarrow{400^oC} 2Fe_3O_4 + H_2O}
\mathrm{ Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{900^oC} 2Fe + 3H_2O}
\mathrm{ 3Fe_2O_3 + CO \xrightarrow{400^oC} 2Fe_3O_4 + CO_2}
\mathrm{ Fe_2O_3 + CO \xrightarrow{500-600^oC} 2FeO + CO_2}
\mathrm{ Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{700^oC} 2Fe + 3CO_2}

Застосування[ред.ред. код]

Оксид заліза може використовуватися у різних галузях, в залежності від його структури. α-Fe2O3 застосовується для отримання чистого заліза, у виготовленні футеровки, цементу, а також поглинальної маси в очистці газів. γ-Модицікація використовується як складова шару магнітних стрічок.

Деякі природні різновиди Fe2O3 застосовують для виготовлення коричневої масляної фарби під технічними назвами «залізний сурик», «вохра», або «мумія».

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. p. 4.70. ISBN 0-8493-0486-5.
  • Р. Рипан, И. Чертяну. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. — М.: Изд. «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с.
  • Реми Г. Курс неорганической химии. Том 1. Пер. с нем. — М.: ИИЛ, 1963. — 922 с., ил.
  • Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр./Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева; Под ред. Р. А. Лидина. — М.: Химия, 2000. 480 с.: ил. — ISBN 5-7245-1163-0.
  • Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. Л. Кнунянц. — М.: Сов. энциклопедия, 1983 — 792 с.