Երկաթի (II, III) օքսիդ

Երկաթի (II,III) օքսիդ (ենթօքսիդ-օքսիդ, երկաթաքար) «խառը» օքսիդ է կազմված երկաթի երկու՝ երկվալենտ և եռավալենտ օքսիդներից, ունի հետևյալ բանաձևը՝ Fe₃O₄ կամ FeO·Fe₂O₃: Սև բյուրեղային նյութ է, ջրում չի լուծվում, առաջացնում է բյուրեղահիդրատ։

Երկաթի (II, III) օքսիդ
Ընդհանուր տեղեկություններ
Դասական անվանակարգում	Երկաթի (II,III) օքսիդ
Քիմիական բանաձև	Fe₃O₄
Մոլային զանգված	3,8E−25 կիլոգրամ գ/մոլ
Հալման ջերմաստիճան	1597 °C °C
Գոյացան էնթալպիա	−1120 կՋ/մոլ կՋ/մոլ
Քիմիական հատկություններ
Դասակարգում
CAS համար	1317-61-9
PubChem	16211978
EINECS համար	215-277-5
SMILES	O=[Fe].O=[Fe]O[Fe]=O
ЕС	215-277-5
ChEBI	17215625, 21169623, 21250915
Եթե հատուկ նշված չէ, ապա բոլոր արժեքները բերված են ստանդարտ պայմանների համար (25 °C, 100 կՊա)

Ֆիզիկական հատկություններ

Սենյակային ջերմաստիճանում երկաթի օքսիդը (II, III) սև, խորանարդային բյուրեղագրական համակարգով (սինգոնիա), F d3m խմբի տարածական կառուցվածքով նյութ է, որի բջջային պարամետրերն են a = 0.844 նմ, Z = 8 (շպինելի կառուցվածքը)։ 627°С ջերմաստիճանում α-ձևը վերափոխվում է β-ձևի։ Իսկ 120-125 Կ-ից ցածր ջերմաստիճանում վերածվում է մոնոկլինիկ ձևի։ Ունի ուժեղ արտահայտված մագնիսականություն։

Կիսահաղորդիչ է։ Մագնետիտը առավելագույն էլեկտրահաղորդականություն դրսևորում է սենյակային ջերմաստիճանում (250 Օս⁻¹ ·սմ⁻¹ ), ջերմաստիճանի նվազման հետ նվազում է նաև էլեկտրահաղորդականությունը։ Խորանարդային կառուցվածքից մոնոկլինայինի անցումը կատարվում է T_V=120-150 Կ ջերմաստիճանում։ Սենյակային ջերմաստիճանից բարձր ջերմաստիճանում (780—800Կ) էլեկտրահաղորդականությունը դանդաղորեն իջնում է մինչև 180 Օս⁻¹·սմ⁻¹, այնուհետև մինչև տարրալուծման ջերմաստիճանին հասնելը այն շատ դանդաղ աճում է։

Մագնետիտի էլեկտրահաղորդականության արժեքը կարող է հարյուր անգամ տարբերվել կախված բյուրեղացանցում ճաքերի առկայությունից և դրանց կողմնորոշումից։

Առաջացնում է Fe₃O₄·2H₂O բանաձևով բյուրեղահիդրատ։

Բնության մեջ

Երկաթի ենթօքսիդը բնության մեջ հանդիպում է մագնետիտի, մագնիսական երկաթաքարի տեսքով։

Քիմիական հատկություններ

• Տաքացնելիս քայքայվում է։

${\mathsf {2Fe_{3}O_{4}{\xrightarrow {1538^{o}C}}\ 6FeO+O_{2}}}$

• Փոխազդում է նոսր թթուների հետ։

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+8HCl{\xrightarrow {}}\ FeCl_{2}+2FeCl_{3}+4H_{2}O}}$

• Փոխազդում է խիտ, օքսիդիչ թթուների հետ։

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+10HNO_{3}{\xrightarrow {}}\ 3Fe(NO_{3})_{3}+NO_{2}\uparrow +5H_{2}O}}$

• Փոխազդում է ալկալիների հետ։

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+14NaOH{\xrightarrow {400-500^{o}C}}\ Na_{4}FeO_{3}+2Na_{5}FeO_{4}+7H_{2}O}}$

• Օդի թթվածնով օքսիդանում է։

${\mathsf {4Fe_{3}O_{4}+O_{2}{\xrightarrow {450-600^{o}C}}\ 6Fe_{2}O_{3}}}$

• Վերականգնվում է ջրածնով և ածխածնի մոնօքսիդով։

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+4H_{2}{\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 3Fe+4H_{2}O}}$

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+4CO{\xrightarrow {700^{o}C}}\ 3Fe+4CO_{2}}}$

• Հալելիս փոխազդում է երկաթի հետ։

${\mathsf {Fe_{3}O_{4}+Fe{\xrightarrow {900-1000^{o}C}}\ 4FeO}}$

Ստացում

• Բնության մեջ հանդիպում է մագնետիտ (մագնիսական երկաթաքար) հանքաքարի տեսքով՝ Fe₃O₄.
• Օդում երկաթի փոշու այրումից։

${\mathsf {3Fe+2O_{2}{\xrightarrow {150-600^{o}C}}\ Fe_{3}O_{4}}}$

• Երկաթը տաք ջրային գոլորշիով մշակելիս։

${\mathsf {3Fe+4H_{2}O{\xrightarrow {800^{o}C}}\ Fe_{3}O_{4}+4H_{2}}}$

• Երկաթի (III) օքսիդը ջրածնով դանդաղ վերականգնելիս։

${\mathsf {3Fe_{2}O_{3}+H_{2}{\xrightarrow {400^{o}C}}\ 2Fe_{3}O_{4}+H_{2}O}}$

Կիրառություն

• Կիրառվում է թուջի և պողպատի արտադրությունում։
• Հանդիսանում է մետաղական ներկերի բաղադրիչ։

Ալկալիական մետաղների քլորիդների տարալուծման էլեկտրոդների նյութ է, թերմիտի, գունավոր ցեմենտի, ներքնապատման խեցու, ֆերիտների, հիմնային կուտակիչների ակտիվ զանգվածի բաղադրիչ է։

Գրականություն

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990, 5-82270-035-5.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др., испр. — М.-Л.: Химия, 1966.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др., испр. — Л.: Химия, 1971.
• Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — М.: Химия, 2000, 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972.