一、初步认识四氧化三铁
初中化学我们学习过,铁丝在纯氧中燃烧时生成Fe3O4。
铁有三种氧化物:FeO、Fe2O3和Fe3O4,其中Fe3O4是一种铁氧体磁性物质,是中学阶段接触到的唯一的磁性物质,俗称磁性氧化铁、磁铁等。
在自然界中有存在,主要为磁铁矿,也可以由化学方法制得,如由铁在氧气中加热燃烧、或将水蒸气通过赤热的铁、或由FeO部分氧化、可由Fe2O3加热到1673K以上制得。
大多数情况下可认为Fe3O4可写作FeO·Fe2O3,经X射线研究证明,一般认为Fe3O4是由Fe2+、Fe3+、Fe3+及O2-通过离子键而组成的复杂离子晶体,Fe3O4是纯净物!
二、深入认识四氧化三铁(来自氢剑化学)
Fe3O4写成Fe2O3·FeO,容易让人觉得它是混合物,不应该提倡。但X射线衍射也证明了四氧化三铁中并不存在铁酸根离子的结构,这种写法也容易误导人。从空间结构上看,是不是四氧化三铁很变态,很致密,这也是它能保护铁的原因了。Fe3O4的X射线分析证明其为离子晶体,在晶体里存在的是Fe2+,Fe3+和O2-离子,每个晶胞中有8个Fe2+,16个Fe3+和32个O2-,相当于8个Fe3O4,O2-离子做立方最密堆积,Fe3+的一半(8个)嵌入堆积中的四面体空隙,而全部Fe2+和另一半Fe3+则无规则分布在八面体空隙,平均Fe2+和Fe3+各占一半(图9)。正因为Fe2+与Fe3+在八面体位置上的无序排列,电子可在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,其结构式可以表示为[Fe3+]t[Fe2+Fe3+]oO4(图10)。图片来源:英国皇家化学会。绿色为二价铁,棕色为三价铁,灰色为氧四氧化三铁能与酸反应(胡俊洲南宁师范大学化学与材料学院)也有老师做实验证明:分析纯的四氧化三铁能与酸反应,能溶于酸!以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5•H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3),
由流程可知,加硫酸溶解时,Fe3O4、SiO2不溶!
1. Fe3O4是一种混合价态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)氧化物。Fe3O4是一种铁氧体磁性物质,不溶于水和酸。——北京师范大学《无机化学(下册)》高等教育出版社2. Fe3O4是一种混合的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)氧化物,它能由FeO的部分氧化得到,或者更方便地,由加热Fe2O3到大约1400 ℃以上得到。在自然界,Fe3O4以磁铁矿或磁石的形态存在。它是一种黑色的强铁磁性物质,不溶于水和酸。