Оксид железа(III)

Оксид железа​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид железа​(III)​
Традиционные названия	окись железа, колькотар, крокус, железный сурик, гематит
Хим. формула	Fe2O3
Рац. формула	Fe2O3
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	159,69 г/моль
Плотность	5,242 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1566 °C
• кипения	1987 °C
Классификация
Рег. номер CAS	1309-37-1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид железа(III) в виале

Окси́д желе́за(III) (окись железа, колькотар, гематит, крокус; химическая формула — Fe₂O₃) — сложный неорганический солеобразующий оксид железа со степенью окисления железа +3.

Физические свойства

В ромбоэдральной альфа-фазе оксид железа является антиферромагнетиком ниже температуры 260 К; от этой температуры и до 960 K α-Fe₂O₃ — слабый ферромагнетик. Кубическая метастабильная гамма-фаза γ-Fe₂O₃ (в природе встречается как минерал маггемит) является ферримагнетиком.

Оксид железа(III) — амфотерный оксид красно-коричневого цвета с большим преобладанием осно́вных свойств. Термически устойчив до температур выше температуры испарения (1987 °C). Образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой. Медленно реагирует с кислотами и щелочами. Восстанавливается монооксидом углерода, расплавленным железом. Сплавляется с оксидами других металлов и образует двойные оксиды — шпинели.

В природе встречается как широко распространённый минерал гематит, примеси которого обусловливают красноватую окраску латерита, краснозёмов, а также поверхности Марса; другая кристаллическая модификация встречается как минерал маггемит.

Химические свойства

1. Взаимодействие с разбавленной соляной кислотой:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{⟶}\mathsf{2}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}.$

2. Взаимодействие с карбонатом натрия:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{⟶}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\mathsf{e}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }$

3. Взаимодействие с гидроксидом натрия при сплавлении:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{⟶}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\mathsf{e}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

4. Восстановление до железа водородом:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\stackrel{1000^{\circ }C}{\to }\mathsf{2}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

Получение

Термическое разложение соединений солей железа(III) на воздухе:

$\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}\mathsf{(}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$

$\mathsf{4}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\cdot }\mathsf{9}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{1}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

Обезвоживание метагидроксида железа прокаливанием:

$\mathsf{2}\mathsf{F}\mathsf{e}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{)}\mathsf{\to }\mathsf{F}{\mathsf{e}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

В природе — оксидные руды железа гематит Fe₂O₃ и лимонит Fe₂O₃·nH₂O

Применение

Применяется при выплавке чугуна в доменном процессе, катализатор в производстве аммиака, компонент керамики, цветных цементов и минеральных красок, при термитной сварке стальных конструкций, как носитель аналоговой и цифровой информации (напр. звука и изображения) на магнитных лентах (ферримагнитный γ-Fe₂O₃), как полирующее средство (красный крокус) для стали и стекла.

В пищевой промышленности используется в качестве пищевого красителя (E172).

В ракетомоделировании применяется для получения катализированного карамельного топлива, которое имеет скорость горения на 80 % выше, чем обычное топливо.

Является основным компонентом железного сурика (колькотара).

В нефтехимической промышленности используется в качестве основного компонента катализатора дегидрирования при синтезе диеновых мономеров.

См. также

• Оксиды железа
• Железный сурик

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.