酸化鉄（III）

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酸化鉄（III）
ヘマタイトユニットセル
  Fe   O
酸化鉄（III）のサンプル
水性鉄のプールベ線図
名前
IUPAC名
酸化鉄（III）
他の名前
酸化鉄、ヘマタイト、第二鉄、酸化鉄、ルージュ、マグヘマイト、コルコタール、三二酸化鉄、さび、黄土色
識別子
3Dモデル（JSmol）
ChEBI
ChemSpider
ECHAインフォカード 100.013.790 ウィキデータでこれを編集する
EC番号
  • 215-168-2
E番号 E172（ii）（色）
11092
KEGG
RTECS番号
  • NO7400000
UNII
  • InChI = 1S / 2Fe.3O 小切手Y[インチ]
    キー：JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 小切手Y[インチ]
  • InChI = 1 / 2Fe.3O / rFe2O3 / c3-1-4-2（3）5-1
    キー：JEIPFZHSYJVQDO-ZVGCCQCPAC
  • O1 [Fe] 2O [Fe] 1O2
プロパティ
Fe 2 O 3
モル質量 159.687g ・mol -1
外観 赤茶色の固体
におい 無臭
密度 5.25 g / cm 3 [1]
融点 1,539°C（2,802°F; 1,812 K）[1]は105°C（221°F; 378 K）のβ-二水和物を分解し、
150 °C（302°F; 423 K）のβ-一水和物を分解し、50°Cを分解します（122°F; 323 K）α-二水和物、分解92°C（198°F; 365 K）α-一水和物、分解[3]







不溶性
溶解性 希酸に溶ける、[1]砂糖溶液にほとんど溶けない[2]
水にわずかに溶ける三水和物。酒石酸、クエン酸、CH 3 COOH [3]
磁化率（χ）
 + 3586.0・10-6 cm 3 / mol
屈折率（n D）
 n 1 = 2.91、n 2 = 3.19（α、ヘマタイト）[4]
構造
菱面体晶、hR30（α型）[5]
キュービックビクスビアイト、cI80（β型）
キュービックスピネル（γ型）
斜方晶系（ε型）[6]
R3c、No。161（α型）[5]
Ia 3、No。206（β型）
Pna2 1、No。33（ε型）[6]
3m（α型）[5]
2 / m 3（β型）
mm2（ε型）[6]
八面体（Fe 3 +、α型、β型）[5]
熱化学[7]
熱容量 （C）
 103.9J / mol・K [7]
87.4 J / mol・K [7]

生成の標準エンタルピー（ΔfH⦵298 ） _
 −824.2 kJ / mol [7]
ギブズの自由エネルギー（ΔfG˚）
 −742.2 kJ / mol [7]
ハザード
GHSラベリング：
GHS07：感嘆符[8]
警告
H315、H319、H335 [8]
P261、P305 + P351 + P338 [8]
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
5 mg / m 3 [1]（TWA）
致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50（半数致死量）
 10 g / kg（ラット、経口）[10]
NIOSH（米国の健康曝露限界）：
PEL（許容）
 TWA 10 mg / m 3 [9]
REL（推奨）
 TWA 5 mg / m 3 [9]
IDLH（差し迫った危険）
 2500 mg / m 3 [9]
関連化合物
フッ化鉄（III）
その他の陽イオン
 酸化マンガン（III）酸化
コバルト（III）
酸化鉄（II）酸化
鉄（II、III）
特に明記されていない限り、データは標準状態（25°C [77°F]、100 kPa）の材料について示されています。
☒N 確認します （何  ですか？） 小切手Y☒N
インフォボックスの参照

酸化鉄（III）または酸化第二鉄は、式Fe 2 O3の無機化合物です。これは鉄の3つの主要な酸化物の1つであり、他の2つは酸化鉄（II）（FeO）であり、これはまれです。酸化鉄（II 、III）（Fe 3 O 4）は、鉱物磁鉄鉱としても自然に発生します。赤鉄鉱として知られる鉱物として、Fe 2 O3は鉄鋼業の主な鉄源です。Fe 2 O 3酸に侵されやすい。酸化鉄（III）はしばしば錆と呼ばれ、錆はいくつかの特性を共有し、類似した組成を持っているため、ある程度このラベルは有用です。ただし、化学では、錆は不明確な材料と見なされ、含水酸化鉄と呼ばれます。[11]

構造

Fe 2 O 3は、さまざまな多形で得ることができます。主なものであるαでは、鉄は八面体配位構造を採用しています。つまり、各Fe中心は6つの酸素配位子に結合しています。γ多形では、Feの一部が4つの酸素配位子を持つ四面体サイトに配置されます。

アルファフェーズ

α-Fe2O3は、菱面体晶、コランダム（α- Al2O 3 ）構造を持ち、最も一般的な形態です。それは、鉄の主要な鉱石として採掘される鉱物赤鉄鉱として自然に発生します。〜260 K（モーリン転移温度）以下では反強磁性であり、260Kとネール温度950Kの間で弱い強磁性を示します。[12]両方の熱分解を使用して準備するのは簡単です。液相での沈殿。その磁気特性は、圧力、粒子サイズ、磁場強度などの多くの要因に依存します。

ガンマ相

γ-Fe2O3は立方晶構造をしています。それは準安定であり、高温でアルファ相から変換されます。ミネラルマグヘマイトとして自然に発生します。それは強磁性であり、記録テープに応用されていますが[13]、10ナノメートル未満の超微粒子は超常磁性です。ガンマ鉄（III）酸化物-水酸化物の熱脱水によって調製することができます。別の方法では、酸化鉄（II、III）（Fe 3 O 4）を注意深く酸化します。[13]超微粒子は、シュウ酸鉄（III）の熱分解によって調製することができます。

その他の固相

他のいくつかのフェーズが特定または主張されています。β相は立方体中心（空間群Ia3）で準安定であり、500°C（930°F）を超える温度ではアルファ相に変換されます。ヘマタイトを炭素で還元するか、塩化鉄（III）溶液 を熱分解するか、硫酸鉄（III）を熱分解することで調製できます。[14]

イプシロン（ε）相は菱形であり、アルファとガンマの中間の特性を示し、ビッグデータストレージ用の高密度記録媒体などの目的に適用できる有用な磁気特性を備えている場合があります。[15]純粋なイプシロン相の調製は非常に困難であることが証明されています。イプシロン相の比率が高い材料は、ガンマ相の熱変換によって調製できます。イプシロン相も準安定であり、500〜750°C（930〜1,380°F）でアルファ相に変化します。また、電気アークでの鉄の酸化、または硝酸鉄（III）からのゾルゲル沈殿によっても調製できます。[要出典]研究により、古代中国のJianセラミック釉薬に酸化鉄（III）が含まれていることが明らかになりました。これは、実験室でその形を作り出す方法についての洞察を提供する可能性があります。[16] [非一次資料が必要]

さらに、高圧ではアモルファス形態が主張されます。[6] [非一次資料が必要]

液相

溶融Fe2 O 3は、わずかに酸素が不足している過冷却液体酸化鉄液滴の測定に基づいて、各鉄原子の周りに5に近い酸素原子の配位数を持つと予想されます。過冷却は、溶融以上に必要な高酸素圧の必要性を回避します。化学量論を維持するためのポイント。[17]

水和酸化鉄（III）

酸化鉄（III）のいくつかの水和物が存在します。可溶性Fe（III）塩の溶液にアルカリを加えると、赤褐色のゼラチン状の沈殿物が形成されます。これはFe（OH）3ではなく、Fe 2 O 3・H 2 O（Fe（O）OHとも表記）です。Fe（III）の水和酸化物のいくつかの形態も存在します。赤い鱗鉄鉱γ-Fe（O）OHは、さびの外側に発生し、オレンジの針鉄鉱は、さびの内側に発生します。Fe 2 O 3・H 2 Oが加熱されると、水和水が失われます。1670 Kでさらに加熱すると、Fe 2 O3が変換されますミネラルマグネタイトとして知られている黒のFe3 O 4 （ Fe II Fe III 2 O 4 ）に。Fe（O）OHは酸に可溶で、[Fe（H 2 O）6 ] 3+を生成します。濃アルカリ水溶液中で、Fe 2 O 3は[Fe（OH）6 ] 3-を生成します。[13]

反応

最も重要な反応は、製鋼に使用される鉄を与える その炭素熱還元です。

Fe 2 O 3 + 3CO→2Fe + 3 CO 2

もう1つのレドックス反応は、アルミニウムとの非常に発熱性の テルミット反応です。[18]

2 Al + Fe 2 O3 →2Fe + Al 2 O 3

このプロセスは、セラミックコンテナを使用して、レールの2つのセクションの間に溶鉄を漏斗状に通すことにより、線路のレールなどの厚い金属を溶接するために使用されます。テルミットは、武器や小規模な鋳鉄の彫刻や道具の製造にも使用されています。

約400°Cで水素を部分的に還元すると、Fe（III）とFe（II）の両方を含む黒色の磁性材料であるマグネタイトが生成されます。[19]

3 Fe 2 O 3 + H2 → 2Fe 3 O 4 + H 2 O

酸化鉄（III）は水に不溶ですが、塩酸や硫酸などの強酸に容易に溶解します。また、 EDTAやシュウ酸などのキレート剤の溶液にもよく溶解します。

酸化鉄（III）を他の金属酸化物または炭酸塩と加熱すると、鉄酸塩（鉄酸塩（III））として知られる材料が生成されます。 [ 19]

ZnO + Fe 2 O 3 →Zn（FeO 2）2

準備

酸化鉄（III）は、鉄の酸化生成物です。実験室で、不活性電解質である 重曹の溶液を鉄の陽極で電気分解することによって調製できます。

4 Fe + 3 O 2 + 2 H 2O →4FeO（OH）

得られた水和酸化鉄（III）は、ここではFeO（OH）と表記され、約200°Cで脱水します。[19] [20]

2 FeO（OH）→Fe 2 O 3 + H 2 O

を使用します

鉄鋼業

酸化鉄（III）の圧倒的な用途は、鉄鋼、鉄鋼、および多くの合金の生産など、鉄鋼および鉄鋼産業の原料としてです。[20]

研磨

酸化鉄の非常に細かい粉末は、「ジュエラーズルージュ」、「レッドルージュ」、または単にルージュとして知られています。それは金属製の宝石やレンズに最終的な磨きをかけるために使用され、歴史的には化粧品として使用されます。ルージュは、酸化セリウム（IV）などの最新の研磨剤よりもゆっくりと切断しますが、それでも光学部品の製造や宝石商によって、優れた仕上がりを実現するために使用されています。金を磨くとき、ルージュは金をわずかに汚し、それが完成品の外観に貢献します。ルージュは、パウダー、ペースト、研磨布にひもで締められたもの、またはソリッドバー（ワックスまたはグリース付き）として販売されていますバインダー）。他の研磨剤は、酸化鉄を含まない場合でも、「ルージュ」と呼ばれることがよくあります。宝石商は、超音波洗浄を使用して宝石に残っているルージュを取り除きます。「革砥コンパウンド」として販売されている製品は、ナイフ、ストレートカミソリ、またはその他の刃物でかみそりの刃を付けるのを助けるために 、革砥に適用されることがよくあります。

顔料

酸化鉄（III）水和物の異なる水和物相（α=赤、β=黄色）での2つの異なる色。[3]それらは顔料として有用です。

酸化鉄（III）は、「ピグメントブラウン6」、「ピグメントブラウン7」、「ピグメントレッド101」の名前で顔料としても使用されています。[21]それらのいくつか、例えばピグメントレッド101およびピグメントブラウン6は、化粧品での使用について米国食品医薬品局（FDA）によって承認されています。酸化鉄は、チタン酸化物と一緒に歯科用コンポジットの顔料として使用されます。[22]

ヘマタイトは、スウェーデンのペイントカラーであるファールン赤の特徴的な成分です。

磁気記録

酸化鉄（III）は、磁気ディスク（データストレージ用）や磁気テープ（オーディオおよびビデオの記録、データストレージで使用）など、あらゆる種類の磁気ストレージおよび記録メディアで使用される最も一般的な磁性粒子でした。コンピュータディスクでの使用はコバルト合金に取って代わられ、より高い記憶密度でより薄い磁性膜を可能にしました。[23]

光触媒

α- Fe2O3は、太陽熱温水酸化用の光アノードとして研究されてきました。[24]しかし、その有効性は、光励起電荷キャリアの短い拡散長（2〜4 nm）とそれに続く高速再結合によって制限され、反応を促進するために大きな過電圧が必要になります。[26]研究は、ナノ構造化[24]表面機能化[27]を使用して、またはβ - Fe2O 3などの代替結晶相を使用することにより、Fe 2 O3の水の酸化性能を改善することに焦点を当てています。[28]

医学

軽度のかゆみの治療に使用されるカラミンローションは、主に収斂剤として作用する酸化亜鉛と、製品の有効成分である鎮痒剤として作用する酸化鉄（III）の約0.5％の組み合わせで構成されています。酸化鉄（III）の赤色も、主にローションのピンク色の原因です。

も参照してください

参考文献

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[1]

外部リンク

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