氧化鐵

氧化鐵

氧化鐵,別名三氧化二鐵、燒褐鐵礦、燒赭土、鐵丹、鐵紅、紅粉威尼斯紅(主要成分為氧化鐵)等。化學式Fe2O3,溶于鹽酸,為紅棕色粉末。其紅棕色粉末為一種低級顏料,工業上稱氧化鐵紅,用于油漆、油墨、橡膠等工業中,可做催化劑,玻璃、寶石、金屬的拋光劑,可用作煉鐵原料。

  • 中文名稱
    三氧化二鐵
  • 英文名
    Iron(III) oxide
  • 別稱
    氧化鐵
  • 化學式
    Fe₂O₃
  • 分子量
    159.6882
  • CAS登錄號
    1309-37-1;1317-60-8;1332-37-2
  • EINECS登錄號
    215-168-2;215-275-4;215-570-8
  • 熔點
    1565℃.
  • 沸點
    3414 °C
  • 密度
    5.24 g/cm³
  • 面板
    紅棕色粉末
  • RTECS號
    NO7400000

分子結構

氧化鐵

基本信息

中文名稱:三氧化二鐵

英文名稱:Iron(III) oxide

中文別名:C.I.顏料紅101;透明鐵線;透明氧化鐵紅;氧化鐵;高導磁率氧化鐵;三氧化二鐵(葯用);鐵氧體用氧化鐵;氧化鐵水合物;氧化鐵,黃色;α-相氧化鐵;鐵紅粉;鐵丹;氧化鐵紅

英文別名:C.I. 77491; C.I. Pigment Red 101; C.I. Pigment Red 101 and 102; C.I. Pigment Red 102; Ferric oxide; Iron (III) Oxide Anhydrous; diiron trioxide; E 172; Iron (III) oxide - calcined; Ironoxide anhydrous; Ironoxideredbrownpowder; Iron oxide - precipitated; Ferric oxide,medicinal; Ferric oxide for ferrite; Iron (III) oxide, red; Hematite; IRON OXIDE RED; C.I.P. R.101; Iron (III) oxide; diferric oxygen(-2) anion; oxo-(oxoferriooxy)iron; Iron Oxide

​物性資料

1. 性狀:面板為有金屬光澤的紅棕色粉末

2. 密度(g/mL,25℃):5.24

3. 相對蒸汽密度(g/mL,空氣=1):未確定

4. 熔點(ºC):1538

5. 沸點(ºC,常壓):3414

6. 沸點(ºC,3mmHg):未確定

7. 折射率(n20/D):未確定

8. 閃點(ºC):>110

9. 比旋光度(º):未確定

10. 自燃點或引燃溫度(ºC):未確定

11. 蒸氣壓(mmHg,20ºC):1

12. 飽和蒸氣壓(kPa,25ºC):未確定

13. 燃燒熱(KJ/mol):未確定

14. 臨界溫度(ºC):未確定

15. 臨界壓力(KPa):未確定

16. 油水(辛醇/水)分配系數的對數值:未確定

17. 爆炸上限(%,V/V):未確定

18. 爆炸下限(%,V/V):未確定

19. 穩定性:穩定,溶于鹽酸、稀硫酸生成+3價鐵鹽。鐵單質在置換反應中生成亞鐵離子。

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H₂O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

20.儲運條件:存放于幹燥處,勿使受潮,避免高溫,並與酸鹼物隔離。按上述保管條件,未拆包裝的產品有效貯存期為三年。

21.溶解性:難溶于水,不與水反應。溶于酸,與酸反應。不與NaOH反應。

22.氧化性:高溫下被CO、H₂、Al、C、Si等還原。

Fe2O3+2Al=點燃=2Fe+Al2O3

Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2

2Fe2O3+3C=高溫=4Fe+3CO2↑

2Fe2O3+3Si=高溫=4Fe+3SiO2

化學資料

化學性質

⑴氧化鐵與酸反應生成鐵鹽和水。

例:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

⑵鋁熱反應

鋁與氧化鐵混合後組成鋁熱劑,加熱後生成氧化鋁和鐵。

化學式:2Al+Fe2O3=△=Al2O3+2Fe

⑶碳還原性

氧化鐵可以與碳混合後加熱,鐵和二氧化碳提取出來。

化學式:3C+2Fe2O3=高溫=3CO2+4Fe

高溫下會分解成四氧化三鐵和氧氣

存儲方法

密封儲存,儲存于陰涼、幹燥、通風良好的庫房。遠離不相容材料。

製備方法

製備方法有濕法和幹法。濕法製品結晶細小、顆粒柔軟、較易研磨,易于作顏料。幹法製品結晶大、顆粒堅硬,適宜作磁性材料、拋光研磨材料。

濕法

FeSO₄+2NaOH→Fe(OH)₂+Na₂SO₄

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃

4FeSO₄+4H₂O+O₂→2Fe₂O₃↓+4H₂SO₄

Fe+H₂SO₄→FeSO₄+H₂↑

將一定量的5%硫酸亞鐵溶液迅速與過量氫氧化鈉溶液反應(要求鹼過量 0.04~0.08g/ml),在常溫下通入空氣,使之全部變為紅棕色的氫氧化鐵膠體溶液,作為沉積氧化鐵的晶核。以上述晶核為載體,以硫酸亞鐵為介質,通入空氣,在75~85℃,在金屬鐵存在下,硫酸亞鐵與空氣中氧氣作用生成三氧化二鐵(即鐵紅)沉積在晶核上,溶液中的硫酸根又與金屬鐵作用重新生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵再被空氣氧化成鐵紅繼續沉積,這樣迴圈至整個過程結束,生成紅色氧化鐵。

在空氣中灼燒亞鐵化合物或氫氧化鐵等可得三氧化二鐵。

4Fe3O4+O2高===溫6Fe2O3

在潮濕的空氣中,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜,這層水膜裏含有少量的H+和OH-,還溶解了氧氣,結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液,它跟鋼鐵裏的鐵和少量的碳(因鋼鐵不純)恰好形成無數微小的原電池。在這些原電池裏,鐵是負極,碳是正極。鐵失去電子而被氧化:

負極:2Fe_4e-=2Fe2+

正極:2H2O+O2+4e-=4OH-

電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。

在此之後繼續反應:

Fe2+2OH-=Fe(OH)₂

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3+nH2O=Fe2O3·nH2O+3H2O

在國中的化學裏,可用鹽酸(HCl)來除鐵銹。

方程式為:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

幹法

硝酸與鐵屑反應生成硝酸亞鐵,經冷卻結晶、脫水幹燥,經研磨後在600~700℃煅燒8~10h,在經水洗、幹燥、粉碎製得氧化鐵紅產品。也可以氧化鐵黃為原料,經600~700℃煅燒製得氧化鐵紅。4Fe(NO₃)→2Fe₂O₃+12NO2↑+3O2↑ Fe2O3·nH2O→Fe2O3+nH2O;先製得透明氧化鐵黃(製法參見透明氧化鐵黃),經煅燒脫水,製得透明氧化鐵紅。其2α-FeOOH==△==2α-FeSO3+H2O。

採用中和沉淀法。先製得氧化鐵黑,再高溫灼燒製得透明氧化鐵線。將0.5mol/L濃度的FeCl3·6H2O溶液加熱沸騰水解至紅棕色膠粒出現為止(溶液1)。取與溶液1等體積的0.25mol/L的FeCl₂溶液(由金屬鐵與鹽酸作用製得),用稀氨水調至白色沉淀不再消失為止(溶液2)。將溶液1和溶液2合並,攪拌,並加入適量的羥基羧酸絡合劑和緩沖劑,維持恆溫80℃。隨反應的進行,不斷有黑色Fe3O4生成。反應結束,將Fe3O4結晶轉移至pH8、含有為Fe3O4質量比為10%~20%的油酸鈉溶液中進行表面處理,攪拌懸濁液,恆溫80℃,0.5h後將懸濁液用稀鹽酸(1:3)調pH=6~6.5,將Fe3O4油酸吸附包覆物(黑色絮凝體)抽濾,熱水攪洗數次,50~60℃真空烘幹,製得疏松的粉體Fe3O4。將上述油酸包覆的Fe3O4慢速升溫至550~600℃焙燒0.5h,得到均勻分散的透明鐵紅α-Fe2O3微粒子。

由天然黃鐵礦製得。由硫酸亞鐵或草酸鐵經風化得硫酸鐵,再經煅燒而得。由氫氧化鐵脫水而得。製造硫酸、苯胺氧化鋁等過程中的副產物。由碳酸鐵硝酸鐵等經強熱而得。硫酸亞鐵加熱至650℃以上而得。

雲母赤鐵礦法:雲母赤鐵礦石精選後,經濕球磨機磨成精礦粉,脫水,烘幹,冷卻,粉碎至325目,過篩,製成雲母氧化鐵。

硫酸亞鐵氧化法:將硫酸與鐵屑反應製得硫酸亞鐵,除砷及重金屬,經氧化而得。流程參見氧化鐵黃

製備方法有濕法和幹法。濕法製品結晶細小、顆粒柔軟、較易研磨,適宜作顏料。幹法製品結晶大、顆粒堅硬,適宜作磁性材料、拋光研磨材料。濕法將一定量的5%硫酸亞鐵溶液迅速與過量燒鹼溶液反應(要求鹼過量0.04~0.08 g/ml),在常溫下通入空氣使之全部變成紅棕色的氫氧化鐵膠體溶液,在金屬鐵存在的條件下,硫酸亞鐵與空氣中氧作用,生成三氧化二鐵(即鐵紅)沉積在晶核上,溶液中的硫酸根又與金屬鐵作用,重新生成硫酸亞鐵,硫酸亞鐵再被空氣氧化成鐵紅繼續沉積,如此迴圈到整個過程結束,生成氧化鐵紅。其幹法硝酸與鐵片反應生成硝酸亞鐵,經冷卻結晶,脫水幹燥,經研磨後在600~700℃煅燒8~10h,再經水洗、幹燥、粉碎製得氧化鐵紅產品。也可以氧化鐵黃為原料,經600~700℃煅燒製得氧化鐵紅。其4Fe(NO3)3==△==2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑Fe2O3+n H2O==△==Fe2O3+nH2O

主要用途

用于油漆、橡膠、塑膠、建築等的著色,是無機顏料,在塗料工業中用作防銹顏料。用作橡膠、人造大理石、地面水磨石的著色劑,塑膠、石棉、人造革、皮革揩光漿等的著色劑和填充劑,精密儀器、光學玻璃的拋光劑及製造磁性材料鐵氧體元件的原料等。

用于電子工業、通訊整機、電視機、電腦等磁性原料及行輸出變壓器、開關電源及其高U及高UQ等的鐵氧體磁芯

用作分析試劑、催化劑和拋光劑,也用于顏料的配料;

用于各類葯片、葯丸的外衣糖衣著色用

用作磁性材料、顏料及製取還原劑、拋光劑、催化劑等;用于葯片糖衣和膠囊等的著色

用作防銹漆的顏料。因該品製成的雲母氧化鐵防銹漆抗水滲性好,防銹性能優異,可以取代紅丹

食用紅色素。日本用于赤豆飯、魔芋粉食品。對曾用防腐劑處理果柄切口的香蕉加以識別時用。美國多用于貓食、狗食和包裝材料

無機紅色顏料主要用于硬幣的透明著色,也用于油漆、油墨和塑膠的著色

廣泛用于油漆、橡膠、塑膠化妝品、建築精磨材料、精密五金儀器、光學玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高級合金鋼的著色;主要用作磁性材料、顏料、擦光劑、催化劑等,還用于電訊、儀表工業;主要用作磁性材料、顏料、擦光劑、催化劑等,還用于電訊、儀表工業無機紅色顏料。

用于和CO反應煉製生鐵(H2,C,Al)

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高溫)

Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O(高溫)

2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑(高溫)

Fe2O3+ 2Al==2Fe+Al2O3(高溫)

安全信息

風險術語

R36/37/38:Irritating to eyes, respiratory system and skin. 刺激眼睛、呼吸系統和皮膚。;

安全術語

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.不慎與眼睛接觸後,請立即用大量清水沖洗並征求醫生意見。

性質與穩定性

常溫常壓穩定。避免與不相容材料,塵土接觸。

與鋁,一氧化碳,環氧乙烷水合肼,次氯酸鈣,五氟化溴,銫碳化物反應。

計算化學資料

1、 疏水參數計算參考值(XlogP):

2、 氫鍵供體數量:0

3、 氫鍵受體數量:3

4、 可旋轉化學鍵數量:0

5、 互變異構體數量:

6、 拓撲分子極性表面積(TPSA):3

7、 重原子數量:5

8、 表面電荷:0

9、 復雜度:0

10、同位素原子數量:0

11、確定原子立構中心數量:0

12、不確定原子立構中心數量:0

13、確定化學鍵立構中心數量:0

14、不確定化學鍵立構中心數量:0

15、共價鍵單元數量:5

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