Оксид железа по своей природе широко распространен в горных породах, особенно в железных рудах или почвах. Оксид железа может функционировать как пигмент или обладать магнитными свойствами, особенно в синтезе.
Оксид железа (II, III) — Iron(II,III) oxide — Wikipedia
Если не указано иное, данные по материалам приведены при нормальных условиях (25°C 77°F, 100 кПа).
Оксиды железа (II и III) являются соединениями типа Fe3 �. 4�. В природе он проявляется как минеральный магнит. Это один из многих оксидов железа, другими являются оксид железа (II) (FEO), редкий и оксид железа (III) (FE).2 �. 3 2 �. 3 �.
Содержание
�. Этот оксид железа можно найти в лаборатории в виде черной пыли. Он постоянно магнитен и ферромагнитен, но иногда его неправильно называют разведением железа. 3 Он более широко используется в качестве черного пигмента. Для этого его синтезируют. Его добывают из природных минералов, так как размер и форма частиц могут варьироваться в зависимости от метода производства. 42В анаэробных условиях гидроксид железа (Fe(OH))
) может быть окислен водой с образованием магнетита и молекулярного водорода. Эта процедура описывается реакцией Шикорра.< Displaystyle < ce > -> < underset >3 Fe(OH)2 гидроксид железа ⟶FE 3 O 4 магнетит + CHAS 2 водород + 2 CHAS 2 O вода.< underset >3 Fe(OH)2 гидроксид железа ⟶FE 3 O 4 магнетит + CHAS 2 водород + 2 CHAS 2 O вода.< underset > +
>>>3 �. 4 � �. 2) более термодинамически стабилен, чем гидроксид железа (Fe(OH)
). 53Магнетит можно получить в лаборатории путем смешивания хлорида железа(II) и хлорида железа(III) в присутствии гидроксида натрия. 6 Магнетит также может быть получен путем химической конденсации в присутствии2-6H2о и фекл.2-4H3o при механическом перемешивании со скоростью около 2000 об/мин в минуту. FECL Молекулярное соотношение.2: фекл4 1, раствор нагревают до 70°C, скорость быстро увеличивают до 7500 об/мин в минуту и раствор NH
OH (10 об. %) быстро образовался темный осадок, состоящий из магнитных наночастиц. 7 В обоих случаях реакция вычитания основана на быстром преобразовании структуры ионов железа (более примерно 10), сопровождающемся гидролизом ионов железа при высоком pH в кислотно-гидролизованные структуры оксида железа.
В связи со сложными и требовательными химическими реакциями, участвующими в фазовых превращениях, предшествующих формированию структуры спеченного магнетита, значительные усилия были направлены на контроль формирования наночастиц магнетита. Поскольку магнитные наночастицы железа являются нетоксичной альтернативой наброскам на основе гадолина,8 частицы магнетита представляют интерес для биологических применений, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ). Однако они еще не производят настоящие гиперпала магнитные частицы магнетита, поскольку отсутствует контроль над конкретными преобразованиями, участвующими в формировании частиц. Поле. (/m). Самое низкое значение, о котором сообщается сегодня для наночастиц магнетита, составляет HC = 8,5 A -M -1,9 в то время как самое высокое значение намагниченности, упомянутое выше, составляет 87 AM 2 кг -1 для синтетического магнетита. 10 113 �. 4 �
- Окисление металлического Fe в процессе Лаукса, где нитробензол обрабатывается металлическим железом с использованием FeCl2 как катализатор для производства анилин: 4
- Окисление Fe II соединения, например осаждение солей железа (II) в виде гидроксидов с последующим окислением аэрацией, при котором тщательный контроль pH определяет получаемый оксид. 4
Поэтому синтетический синтетический магнетит может быть получен процессами с использованием промышленных отходов, фрагментов железа или растворов, содержащих соли железа (например, полученных в результате промышленных процессов, таких как обработка стальных рам в кислотных ваннах (пастома): см. ниже).3 �. 4 �.
Реакции
. Условия реакции являются решающими для процесса и определяют размер частиц. 15
Восстановление магнетита магнетита до доменной пыли с помощью CO используется для получения чугуна в процессах производства стали:33 �. 4 �. 2 �. 3
(Маккемит): 162 �. 3 ��
(гематит): 16
Оксиды железа
(Структура оксида железа зависит от условий).
Железо — второй по распространенности металл на Земле. В своем отдельном состоянии железо редко встречается на Земле. В виде изолированных мелких частиц железа, встречающихся в камне.
Месторождения и основные страны-производители
Свежие огнеупорные породы обычно содержат минералы железа. В продуктах распада и образовавшихся отложениях (осадки, раздробленные руды) железо находится в основном в тривиальной форме, но чаще смешано со степенями окисления +II и +III.
Железо образует почти все распространенные типы отложений, но отложения осадочного и атмосферного циклов являются наиболее экономически перспективными, на них приходится около 75% мирового производства и 88% запасов железной руды.
Помимо минеральной железной руды, добытые породы, образующие осадочные породы, содержат части осадочных пород, особенно силикаты и карбонаты, и минеральные соединения, такие как фосфор, мен, медь, титан, ванадий, сера и
Важные минералы магнетит и гематит (оксидные руды) встречаются в Швеции (Кируна, Бонат), России (Северный и Центральный Урал), ЮАР (Намибия), США и Канаде.
Месторождения железистых глин (карбонатов) и красной железной руды встречаются в Зигерланде (Германия), Словакии, Боснии и Австрии. Другие важные месторождения находятся в Карпатских горах (Румыния), около Бильбао (Испания), в Алжире, Тунисе и Кампленде (Англия).
Месторождения бурого железняка находятся в Лотарингии (Франция), Керчь-Хассосе (Россия) и Алабаме (США).
Производство и использование
Сырье
Месторождения с квартовым железом находятся в США (горы Месаби, округ Миннесот, штат Мичиган), Канаде (Лабрадор), Бразилии (Минас-Жерайс), Венесуэле (Серро-Боливар) и России (Карс) Кривоирог.
Процесс производства и обработки
Остатки хрома, титана и титанового пигмента из-за использования хрома в качестве сырья для производства оксида железа (железного пигмента) руд (магнетит, гематит, мужские породы и т.д.).
Чугун добывается из восстановленных руд. Традиционным методом является детонация углерода (колы). Однако этот метод все чаще заменяется процессами, которые больше не требуют углерода в качестве восстановителя. Электрофузия. Отходы и переработанные материалы часто добавляются только в процессе производства стали для регулирования свойств материала.
Железная руда используется в производстве титановой кислоты и титановых пигментов, а также в производстве серной кислоты и водорода.
Производство синтетических оксидов железа (пигментов)
Некоторые другие металлы, содержащиеся в железной руде, могут переходить в шлак во время обработки и могут быть получены в процессе вторичной плавки.
Железооксидные пигменты ингибируются водными растворами различными способами. На размер пигмента могут влиять колебания производственных условий. Размер пигмента определяет цвет краски. Цветовой эффект железооксидных пигментов основан на рассеянных и поглощенных фотонах видимого спектра.
Коричневый магнетимит (c -fe2O3), производимый для магнитных полос, и коричневый магнетимит (c -Fe2O3), производимый для магнитных полос, — это игла с «желтым пигментом» (гетто, a -feoh) магнитной полосы SO -CALLED. Красный пигмент» (гематит, A -Fe2O3) кристаллизуется в основном в виде плиток, в то время как «черный пигмент» (магнетит, Fe34) часто имеет сферическую («объемную») структуру частиц.
Области применения
Все железооксидные пигменты склонны к образованию агрегатов.
Использование синтетических оксидов железа
Оксид железа, с другой стороны, также используется в производстве железа и стали, но также имеет специальное применение в качестве пигмента. Например, в качестве катализатора в процессе Хабера-Боша (для производства аммиака).
Железные красители используются в качестве красок и лаков, а также как средство защиты от ржавчины. Они также являются компонентами красок, пластмасс, конструкционных материалов, бумаги, керамики, стекла и эмали. Красный и черный пигменты оксида железа используются в косметической промышленности в качестве ингредиентов пудры, косметики, теней для век и кремов для рисования.
Благодаря своим магнитным свойствам, магний, часто измельченный с кобальтом, используется в дополнение к диоксиду хрома в производстве электромагнитных носителей (магнитных пленочных покрытий).2 �. 3
Реакции с оксидами железа, взаимодействия и химические свойства
Они имеют разные температуры плавления (в диапазоне 1200-1600ºC) и плотности. Однако они, как правило, менее растворимы Fe 3+, а кофе того же молекулярного веса редко растворяется в кислых растворах.
Оксид железа обладает основными свойствами за счет металлов. Он является типичным основным оксидом и поэтому реагирует с соединениями с противоположными свойствами — кислотными оксидами.
Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, давая соли соответствующего металла (например, сульфат железа). Оксид железа II реагирует с кислотами и соляной кислотой с образованием растворимых солей и воды.
Из-за своей низкой стабильности оксид железа II легко окисляется в тривиальных условиях. При этом он вступает в реакцию с плотными кислотами, включая реакцию с азотной кислотой.
Получается нитрат III, вода и кофе. При реакции с редкими кислотами изменяется жизнеспособность металла и степень его окисления, но меняется состав побочных продуктов.
Несмотря на свои основные свойства, оксид железа II проявляет слабые окислительные свойства при нагревании и может выделять чистое железо.
Оксид железа является амфотерным соединением. Это означает, что в некоторых случаях он обладает как основными, так и кислотными свойствами. Он может реагировать с кислотами и основаниями. Поэтому оксид железа III реагирует с кислотами.
В то же время при сильном нагревании оксид железа может реагировать со щелочами. Феррит образуется в результате взаимодействий.
Железо в оксиде может быть окислено до степени окисления +6 при взаимодействии с сильными окислителями. Это происходит при реакции с хлоридом калия, а хлор в щелочной среде приводит к образованию пирита железа с Fe6+.
Если обеспечить щелочную среду, то даже нитраты и нитриты могут взаимодействовать и окислять оксид железа III.
Оксид железа III также взаимодействует с восстановителями, и в результате реакции металл выпадает в осадок, образуя гидроксиды.
Оксид железа проявляет окислительные свойства при реакции с менее активными окислителями. При взаимодействии с угарным газом:.
Реакция протекает по-разному, образуя оксид железа II.
Во время взаимодействия могут выделяться соли железа.
В простых веществах оксид железа может также реагировать с самим железом.
Взаимодействие с более активными металлами, возможно с алюминием:.
При сплавлении с летучими оксидами они могут быть замещены солями при сплавлении, железо замещает их:.
Химический состав железного налета обусловлен комбинированными свойствами оксида железа II и оксида железа III, характеризующихся основными, амфотерными свойствами. Оксиды железа II и III реагируют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей железа II и II, выделяя воду.
Железные чешуйки реагируют с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием оксидов железа до соответствующих солей.
Оксиды железа II и III окисляются при взаимодействии с кислородом до оксида железа III.
Железная окалина восстанавливается водородом до чистого железа и воды, и реакция протекает следующим образом
Оксиды железа II и III могут реагировать с наиболее сильными восстановителями Например, йод. В ходе реакции образуется молекулярный йод, который выделяется в виде пара, воды и йодида железа II.
Производство и получение
При нагревании это вещество проявляет окислительные свойства в реакции с монооксидом углерода.
Оксид железа производится в лаборатории и промышленности путем восстановления оксида железа по реакции с водородом, монооксидом углерода или железом при значительном повышении температуры (около 600°C).
При нагревании до 200°C без доступа воздуха гидроксид железа термически разлагается с образованием оксида железа II.
При разложении карбоната железа образуется оксид железа II:.4Методы массового производства используются в промышленности, где эффективность значительно выше, а условия реакции менее требовательны. Поэтому оксид железа II производится из неорганического сульфата железоаммонийной кислоты — FeSO4 ∙ (NH2).4Итак.2 ∙ 6H
- Синтезируют сульфат аммония-железа. Для этого в реакторе разогревают концентрированный раствор сульфата железа II, медленно вносят туда щавелевую кислоту.
- Образовавшийся оксалат железа отфильтровывают и промывают для очищения от сульфат-иона, затем высушивают при 100-110 °С.
- Порошок оксалата железа прокаливают при 500-600 °С, образуется закись железа.
O (моль соли). Процесс проходит в несколько этапов.
Оксид железа извлекают из солей, в которых металл имеет валентность III, и их кристаллических гидридов. Сульфаты и нитраты:.
Оксид железа III также извлекается путем дегидратации амфотерных гидроксидов железа прокаливанием. Например, гидроксид железа, продукт атмосферной коррозии (ржавчины) железа, нагревают до
Это соединение может быть координировано путем окисления оксида и реакции с кислородом.
Термический распад гидроксида железа, где металл имеет витальность III, приводит к образованию оксида железа.
- Карбонат железа синтезируют с помощью медленного внесения сульфата железа к смеси карбонатов аммония при постоянном перемешивании. Образуется осадок угольной соли железы, маточный раствор сливается.
- Порошок карбоната железа направляют в промывочные ванны, где выполаскивают растворимые примеси. Затем его просушивают.
- Кристаллы поступают в печь, где при температуре порядка 550-600 °С проводят окисление на воздухе, в результате чего выделяется окись железа.
Оксид железа III производится в промышленности различными способами, все они имеют разные реагенты, количество этапов и временные затраты. Для этого используются как природные минералы, так и чисто синтетические. Широко используются методы извлечения веществ с помощью карбонатов.
Более сложные методы создают характеристики, характеризующиеся более дешевыми процессами, экономя при этом время и сырье. Одним из них является извлечение оксида железа III из оксида железа с добавлением нитрата натрия и щелочи. Каустическая сода используется в качестве гидроксида, который обеспечивает щелочную реакцию в среде и повышает значение pH. При взаимодействии оксида железа II с нитритом натрия образуются нерастворимые осадки оксида железа и вымываются примеси, сухой помол.
Чугун может быть получен путем сжигания железа с кислородом при температуре 150-600°C.
Когда железный порошок подвергается воздействию горячего пара, происходит соединение оксидов железа II и III. Температура пара может достигать 800°C.
Полезные свойства
Соли железа могут быть извлечены путем медленного восстановления оксида железа III молекулярным водородом или монооксидом углерода.
Оксид железа, который люди потребляют в составе пищи, на самом деле не усваивается. Это объясняется его безразличием и толерантностью к кислой и щелочной среде. Благодаря тому, что E172 не расщепляется и не всасывается в желудочно-кишечном тракте, он не влияет на концентрацию железа в плазме крови и не приносит вреда или пользы организму.
Полезные свойства оксида железа, окиси железа или железных чешуек обусловлены активным внедрением этих веществ в промышленную сферу. Они являются важным компонентом многих промышленных процессов и необходимыми реагентами.
Оксид железа II нетоксичен и не вызывает раздражения слизистых оболочек или контакта с кожей. Однако длительное вдыхание оксидов или других аэрозолей (табак) вызывает отложение оксидов в легких, что приводит к затрудненному и неадекватному дыханию. Это приводит к развитию железа, развитию воспалительных заболеваний. Характеризуется чрезмерным развитием соединительной ткани в легких и потерей эластичности клеток.
