Оксид железа (III)
Оксид железа (III) или оксид железа представляет собой неорганическое соединение с формулой Fe 2 O 3 . Это один из трех основных оксидов железа , два других - оксид железа (II) (FeO), который встречается редко; и оксид железа (II, III) (Fe 3 O 4 ), который также встречается в природе в виде минерала магнетита . Как минерал, известный как гематит , Fe 2 O 3 является основным источником железа для сталелитейной промышленности. Fe 2 О 3легко подвергается воздействию кислот. Оксид железа (III) часто называют ржавчиной , и в какой-то степени этот ярлык полезен, потому что ржавчина имеет несколько общих свойств и имеет аналогичный состав; однако в химии ржавчина считается материалом с нечетким определением, описываемым как водный оксид железа. [11]
Fe 2 O 3 может быть получен в различных полиморфных модификациях . В основном, α, железо принимает октаэдрическую координационную геометрию. То есть каждый Fe-центр связан с шестью кислородными лигандами . В γ-полиморфе часть Fe находится в тетраэдрических позициях с четырьмя кислородными лигандами.
α-Fe 2 O 3 имеет ромбоэдрическую , корундовую (α-Al 2 O 3 ) структуру и является наиболее распространенной формой. Встречается в природе в виде минерального гематита , который добывается как основная железная руда . Он является антиферромагнитным ниже ~260 К ( температура перехода Морина ) и проявляет слабый ферромагнетизм между 260 К и температурой Нееля , 950 К. [12] Его легко получить, используя как термическое разложение , так ии осаждение в жидкой фазе. Его магнитные свойства зависят от многих факторов, например, от давления, размера частиц и напряженности магнитного поля.
γ-Fe 2 O 3 имеет кубическую структуру. Он метастабилен и превращается из альфа-фазы при высоких температурах. Встречается в природе в виде минерала маггемита . Он ферромагнитен и находит применение в записывающих лентах [13] , хотя сверхмелкие частицы размером менее 10 нанометров являются суперпарамагнитными . Его можно получить термической дегидратацией оксида-гидроксида гамма-железа (III) . Другой метод включает осторожное окисление оксида железа (II, III) (Fe 3 O 4 ). [13]Ультрадисперсные частицы могут быть получены термическим разложением оксалата железа (III) .
Были идентифицированы или заявлены несколько других фаз. β-фаза является кубической объемно-центрированной (пространственная группа Ia3), метастабильной и при температурах выше 500 ° C (930 ° F) превращается в альфа-фазу. Его можно получить восстановлением гематита углеродом, [ необходимо уточнение ] пиролизом раствора хлорида железа (III) или термическим разложением сульфата железа (III) . [14]
Фаза эпсилон (ε) является ромбической и демонстрирует свойства, промежуточные между альфа и гамма, и может иметь полезные магнитные свойства, применимые для таких целей, как носители записи высокой плотности для хранения больших данных . [15] Подготовка чистой эпсилон-фазы оказалась очень сложной задачей. Материал с высокой долей эпсилон-фазы может быть получен термическим преобразованием гамма-фазы. Эпсилон-фаза также метастабильна, превращаясь в альфа-фазу при температуре от 500 до 750 ° C (от 930 до 1380 ° F). Его также можно получить окислением железа в электрической дуге или золь-гелевым осаждением из нитрата железа (III) . [ нужна ссылка ]Исследования выявили эпсилон-оксид железа (III) в древней китайской керамической глазури Цзянь, что может дать представление о способах получения этой формы в лаборатории. [16] [ необходим неосновной источник ]
