四氧化三铁(氧化铁(II,III), )是铁的氧化物，化学式为。
制备
- 自然界中存在于磁铁矿中，含有各种杂质。
- 在氧气中燃烧铁粉：
:3Fe + 2O2 ->[{150 - 600 °C}] Fe3O4
- 铁与水蒸汽高温反应：
:3Fe + 4H2O ->[{800 °C}] Fe3O4 + 4H2 (^)
- 铁与二氧化氮加热反应：
:3Fe + 2NO_2 ->[\Delta] Fe3O4 + N2 (^)
- 氧化铁与氢气反应：
:3Fe2O3 + H_2 ->[{400 °C}] 2Fe3O4 + H2O
物理性质
黑色立方晶体，空间群F d3m，其中a = 0.844 nm，Z = 8。
627 °C时，α-型四氧化三铁转化为β-型四氧化三铁。居里温度 858 K。具有高导电性。硬度5.6-6.5。
水合物化学式为Fe3O4·2H2O。
四氧化三铁中含有Fe2+和Fe3+，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，其真实结构为[Fe2+]t [Fe2+Fe3+]oO4,因此晶体中并不存在偏铁酸根离子FeO2-。
化学性质
- 加热分解：
:2F{{e}_{3}}{{O}_{4}}\overset{1538\text{°C}}{=\!=\!=\!=\!=}\ 6FeO+{{O}_{2}}\uparrow
- 与稀盐酸反应：
:F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8HCl {=\!=\!=}\ FeC{{l}_{2}}+2FeC{{l}_{3}}+4{{H}_{2}}O
- 与浓氧化性酸反应：
:F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+10HN{{O}_{3}}{=\!=\!=}\ 3Fe{{(N{{O}_{3}})}_{3}}+N{{O}_{2}}\uparrow +5{{H}_{2}}O
- 与熔融碱反应：
:F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+14NaOH \overset{400\text{-}500\text{°C}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}\ :N{{a}_{4}}Fe{{O}_{3}}+2N{{a}_{5}}Fe{{O}_{4}}+7{{H}_{2}}O
- 空气中加热，被氧气氧化：
:4F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+{{O}_{2}}\overset{450\text{-}600\text{°C}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}\ 6F{{e}_{2}}{{O}_{3}}
- 被氢、一氧化碳和铝还原：
:\begin{align}
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4{{H}_{2}}\overset{1000\text{°C}}{=\!=\!=\!=}\ 3Fe+4{{H}_{2}}O \\
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4CO \overset{700\text{°C}}{=\!=\!=\!=}\ 3Fe+4C{{O}_{2}} \\
& 3F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8Al \overset{\Delta}{=\!=\!=}\ 9Fe+4A{{l}_{2}}{{O}_{3}} \\
\end{align}
:
- 与铁归中：
:F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+Fe \overset{900\text{-}1000\text{°C}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}\ 4FeO
应用
制作特殊电极。
参见
*磁铁矿
参考资料
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