四氧化三铁及feo和fe2o3和fe3o4的区别
不同于三氧化二铁(Fe2O3),四氧化三铁俗称黑氧化铁、磁性铁、磁铁、磁性氧化铁,化学式Fe3O4,是氧化亚铁与氧化铁构成的黑色磁性化合物,不溶于水、酸和碱溶液及乙醇、乙醚等有机溶剂,潮湿状态下于空气中容易氧化成三氧化二铁,用途于微波吸收材料、催化剂载体、细胞分离、磁记录材料、磁流体、医药等作用与功效突出。
四氧化三铁的构成及性质:
四氧化三铁(Fe3O4)可以看成FeO·Fe2O3,这种写法较好说明了Fe3O4中含有Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),其具有反式尖晶石结构,含有的Fe2+和Fe3+在八面体位置上是无序排列的,于铁的两种氧化态间迅速发生转移,所以四氧化三铁固体具有优良的导电性;
黑色的Fe3O4是铁的一种混合价态氧化物,相对原子质量是231.533,熔点为1594℃,密度为5.18g/cm3,不溶于水,可溶于酸溶液,在自然界中以磁铁矿的形态出现,常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率;
Fe3O4有抗腐蚀效果,如钢铁制件的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁制件表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜,以用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。
四氧化三铁的化学反应:
1、四氧化三铁和盐酸反应:
2、在高温下,易氧化成氧化铁:
3、在高温下可与还原剂CO、Al、C等反应:
4、在加热条件下可与还原剂氢气发生反应:
5、二氧化氮和灼热的铁粉反应生成四氧化三铁和氮气:
6、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁:
7、炽热的铁和水蒸气反应生成四氧化三铁:
用途及其药用和作用:
1、四氧化三铁是一种常用的磁性材料。
2、特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。
3、天然的四氧化三铁磁铁矿是炼铁的原料。
4、用于制底漆和面漆。
5、四氧化三铁是生产铁触媒(一种催化剂)的主要原料。
6、四氧化三铁硬度很大,作为磨料用途于于汽车制动领域,如刹车片、刹车蹄等。
7、四氧化三铁用途于焊接材料,如电焊条、焊丝,市场前景十分广阔。
8、四氧化三铁因其比重大,磁性强的特点,在污水处理领域的作用与功效突出。
9、四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。
10、四氧化三铁有磁性,可制作磁流体.
11、钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁可防止或减慢钢铁的锈蚀,例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑,俗称“烤蓝”。
12、制作特殊电极。
13、磁石化学成分是四氧化三铁,经过炮制后碾碎成可以内服的中药,临床上主要有熄风定惊、镇静安神的作用,用于头目眩晕、耳鸣、耳聋、虚喘、惊痫、怔仲。
注:四氧化三铁(Fe3O4)和三氧化二铁(Fe2O3)、FeO(氧化亚铁)的区别:
1、结构不同:四氧化三铁具有反式尖晶石结构,由两种亚格子的离子团簇组成,即含有Fe(Ⅱ)和Fe (Ⅲ),可以当作FeO·Fe2O3;三氧化二铁以赤铁矿型结构为主要特征,每个铁原子都与六个氧原子形成四面体键合,化学结构是氧化铁(Ⅲ),且透明;FeO(氧化亚铁)以岩盐型结构为主要特征,晶体中为离子团簇的排列。
2、铁元素化合价不同:四氧化三Fe3O4中存在+2和+3价的铁,可写为FeO·Fe2O3;三氧化二铁Fe2O3中铁+3价;FeO(氧化亚铁)中铁+2价。
3、颜色不同:四氧化三铁是黑色(磁铁矿主要成分),三氧化二铁是红棕色(赤铁矿主要成分),FeO(氧化亚铁)通常呈现为灰色或灰黑色粉末。
4、性质不同:四氧化三铁是铁的一种混合价态氧化物,熔点为1597℃,密度为5.18g/cm3,不溶于水,可溶于酸溶液,在自然界中以磁铁矿的形态出现,常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率;三氧化二铁无臭,不溶于水、有机酸和有机溶剂,溶于无机酸,对光、热、空气稳定,对酸、碱较稳定,着色力强,折射率3.042,熔点1550℃,约于1565℃分解 ;FeO(氧化亚铁)是一种易氧化的粉末,不溶于水,但可溶于无机酸。
5、应用不同:四氧化三铁主要应用于制作磁铁、磁流体、录音机磁带、底漆和面漆等;三氧化二铁主要应用于磁性材料、抛光研磨材料、涂料和油墨工业等;FeO(氧化亚铁)作为色素用于化妆品和刺青墨水、瓷器制作等领域,作为催化剂用于炼钢、玻璃制造、搪瓷等工业领域,还用于生产铁补充剂,治疗缺铁性贫血。