Trifer tetrossido

Trifer tetrossido
Cristalli di magnetite , forma cristallina di ossido di ferro (II, III)
Identificazione
N o CAS	1317-61-9
N o ECHA	100.013.889
N o CE	215-277-5
PubChem	16211978
SORRISI	O = [Fe] .O = [Fe] O [Fe] = O PubChem , vista 3D
InChI	InChI: vista 3D InChI = 1S / 3Fe.4O InChIKey: SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N
Aspetto	polvere nera
Proprietà chimiche
Formula bruta	Fe 3 O 4   [Isomeri]
Massa molare	231,533 ± 0,007  g / mol Fe 72,36%, O 27,64%,
Proprietà fisiche
T ° fusione	1597  ° C
Massa volumica	5,17  g · cm -3
Precauzioni
SGH
Stato in polvere  : avvertimento H315, H319, H335, P261, P305 , P338, P351, H315  : Provoca irritazione cutanea H319  : Provoca grave irritazione oculare H335  : Può irritare le vie respiratorie P261  : Evitare di respirare la polvere / i fumi / i gas / la nebbia / i vapori / gli aerosol. P305  : In caso di  contatto con gli occhi: P338 : Rimuovere le lenti a contatto se la vittima le indossa e se possono essere rimosse facilmente. Continua a risciacquare. P351  : Sciacquare accuratamente con acqua per parecchi minuti.
Unità di SI e STP se non diversamente specificato.

Il tetrossido triiron spesso in modo errato denominato ossido di ferro (II, III) , è un composto chimico con la formula Fe 3 O 4. È un ossido di ferro presente nell'ambiente naturale sotto forma di magnetite , un minerale nero cristallizzato; in laboratorio, di solito si presenta come una polvere nera. Contiene cationi ferro (II), Fe 2+ e ferro (III), Fe 3+ e la sua formula è talvolta scritta FeO · Fe 2 O 3. Mostra magnetismo permanente, che è di natura ferrimagnetica (e non ferromagnetica come a volte può essere scritto). Il suo utilizzo principale è quello del pigmento nero, prodotto industrialmente piuttosto che estratto dal minerale perché la dimensione e la forma delle particelle possono essere controllate dal metodo di produzione.

Struttura e proprietà fisiche

Fe 3 O 4ha una struttura a spinello inverso in cui i cationi ferrosi Fe 2+ occupano metà dei siti di coordinazione ottaedrica mentre i cationi ferrici Fe 3+ sono distribuiti sui restanti siti di coordinazione ottaedrica nonché sui siti di coordinazione tetraedrica .

Le sottoreti di ossido di ferro (II) FeO e ossido di ferro (III) Fe 2 O 3condividono lo stesso sub- reticolo cubico centrato sulla faccia degli anioni O 2 , il che spiega la facilità con cui gli atomi di ferro possono cambiare lo stato di ossidazione , poiché ciò non influisce sulla struttura complessiva del materiale.

La ferrimagnetism di ferro (II, III) ossido risultati dalla rotazione accoppiamento dei gli elettroni da un lato dei ferrosi Fe 2+ e ferrico Fe 3+ ioni occupano i siti ottaedrici e dall'altro degli ioni ferrici occupano i siti tetraedrico: sebbene questi due accoppiamenti siano antiparalleli, non si annullano a vicenda e il campo magnetico risultante è permanente.

La temperatura di Curie di Fe 3 O 4è 585  ° C .

Esiste una transizione di fase a 120  K , chiamata transizione di Verwey , che si manifesta come una discontinuità nelle proprietà strutturali, magnetiche ed elettriche dell'ossido di ferro (II, III). Questo effetto è stato studiato a fondo ed è stato oggetto di numerose teorie nel tentativo di spiegarlo, ma fino ad oggi rimane relativamente poco compreso.

Fe 3 O 4è un conduttore elettrico con una conduttività un milione di volte superiore a quella di Fe 2 O 3, che è attribuito allo scambio di elettroni tra centri ferrosi e ferrici.

Preparazione e proprietà chimiche

L'ossido di ferro (II, III) come pigmento, chiamato magnetite sintetica , può essere prodotto mediante processi industriali riutilizzando scarti industriali, rottami metallici o soluzioni di sali di ferro derivanti in particolare dal decapaggio acido degli acciai:

• ossidazione del ferro metallico con nitrobenzene per produrre anilina in presenza di acqua e un catalizzatore come il cloruro ferroso FeCl 2 :

C 6 H 5 NO 2+ 9 Fe + 2 H 2 O→ C 6 H 5 NH 2+ Fe 3 O 4,

• ossidazione di composti ferrosi, ad esempio precipitazione di sali ferrosi, come idrossidi , seguita dall'aerazione dei depositi ottenuti al fine di ossidarli controllando strettamente il pH per dirigere la reazione verso l'ossido scelto,

• riduzione dell'ossido di ferro (III) Fe 2 O 3con idrogeno H 2 :

3 Fe 2 O 3+ H 2→ 2 Fe 3 O 4+ H 2 O,

• riduzione di Fe 2 O 3con monossido di carbonio CO:

3 Fe 2 O 3+ CO → 2 Fe 3 O 4+ CO 2.

È possibile produrre nanoparticelle di ossido di ferro (II, III) mescolando ad esempio sali ferrosi e ferrici con un alcali per dare un precipitato colloidale di Fe 3 O 4. Le condizioni operative sono determinanti per la dimensione delle particelle ottenute.

Riduzione del minerale di magnetite Fe 3 O 4da monossido di carbonio è coinvolto nella produzione di acciai:

Fe 3 O 4+ 4 CO → 3 Fe + 4 CO 2.

Ossidazione controllata di Fe 3 O 4permette la produzione di un pigmento bruno, γ-Fe 2 O 3 maghemite :

4 Fe 3 O 4+ O 2→ 6 γ-Fe 2 O 3.

Se spingiamo fino alla calcinazione , Fe 3 O 4conferisce all'aria libera un pigmento rosso, α-Fe 2 O 3 ematite :

4 Fe 3 O 4+ O 2 → 6 α-Fe 2 O 3.

Note e riferimenti

1. massa molecolare calcolata dal "  peso atomico degli elementi 2007  " su www.chem.qmul.ac.uk .
2. Sigma-Aldrich
3. La nomenclatura Stock non deve essere utilizzata nel caso di numeri di ossidazione parziale.
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