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氧化铁

(2018-06-01 10:53:52) 百科
氧化铁(氧化铁红)

氧化铁

氧化铁红一般指本词条

氧化铁(ferric oxide),化学式Fe2O3。又称烧褐铁矿、烧赭土、铁丹、铁红、红粉等。外观为红棕色粉末,易溶于强酸,中强酸,其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可作为催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,氧化铁在3类致癌物清单中。

基本介绍

  • 中文名:氧化铁
  • 英文名:Iron oxides 
  • 别称:铁红
  • 化学式:Fe2O3
  • 分子量:159.6882
  • CAS登录号:1332-37-2 
  • EINECS登录号:215-570-8
  • 熔点:1565℃.
  • 沸点:3414℃
  • 水溶性:不溶于水
  • 密度:5.24g/cm3
  • 外观:红棕色粉末
  • 闪点:>230 °F
  • 套用:颜料

物化性质

CAS号:1309-37-1;1317-60-8;1332-37-2
EINECS号:215-168-2;215-275-4;215-570-8
分子量:159.6882
氧化铁是铁鏽的主要成分。铁鏽的主要成因是铁金属在杂质碳的存在下,与环境中的水分和氧气反应,铁金属便会生鏽。用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。氧化铁最大的套用是作为颜料来使用。按颜色分为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑,氧化铁棕由氧化铁红、氧化铁黑(和氧化铁黄)混合而成;氧化铁橙是由氧化铁红和氧化铁黄混合而成;氧化铁绿是由蓝色的酞菁兰和氧化铁黄混合而成。
稳定性:稳定,溶于盐酸、稀硫酸生成铁盐。铁单质在置换反应中生成亚铁离子。
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
储运条件:存放于乾燥处,勿使受潮,避免高温,并与酸硷物隔离。按上述保管条件,未拆包装的产品有效贮存期为三年。
溶解性:难溶于水,不与水反应。溶于酸,与酸反应。不与NaOH反应。
氧化性:高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原。
Fe2O3+2Al=点燃=2Fe+Al2O3
Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2
2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2
2Fe2O3+3Si=高温=4Fe+3SiO2

化学性质

⑴氧化铁与酸反应生成铁盐和水。
例:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
⑵铝热反应
铝与氧化铁混合后组成铝热剂,加热后生成氧化铝和铁。
化学式:2Al+Fe2O3=高温=Al2O3+2Fe
⑶碳、一氧化碳还原性
氧化铁可以与碳混合后加热,铁和二氧化碳提取出来。
化学式:3C+2Fe2O3=高温=4Fe+3CO2
氧化铁可以和一氧化碳混合后加热,生成铁和二氧化碳。
化学式:3CO+Fe2O3=高温=2Fe+3CO2

物理性质

性状:红棕色粉末
密度:5.24 g/cm3
熔点:1565℃(分解)
来源于维基百科来源于维基百科
存在形式:矿物:赤铁矿、赭石
α型晶胞结构:
磁性:在自然状态下,氧化铁属于α型晶胞结构,并不具有磁性。但如果用四氧化三铁经过特殊处理后会形成γ型晶胞结构,具有磁性,但并不稳定,易变为α型。

製备方法

製备方法有湿法和乾法。湿法製品结晶细小、颗粒柔软、较易研磨,易于作颜料。乾法製品结晶大、颗粒坚硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。

湿法

FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
4FeSO4+4H2O+O2=2Fe2O3↓+4H2SO4
Fe+H2SO4=FeSO4+H2
将一定量的5%硫酸亚铁溶液迅速与过量氢氧化钠溶液反应(要求硷过量 0.04~0.08g/ml),在常温下通入空气,使之全部变为红棕色的氢氧化铁胶体溶液,作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体,以硫酸亚铁为介质,通入空气,在75~85℃,在金属铁存在下,硫酸亚铁与空气中氧气作用生成氧化铁(即铁红)沉积在晶核上,溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁,硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积,这样循环至整个过程结束,生成红色氧化铁。
在空气中灼烧亚铁化合物或氢氧化铁等可得氧化铁。
4Fe3O4+O2===6Fe2O3
在潮湿的空气中,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的H+和OH-,还溶解了氧气,结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳(因钢铁不纯)恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。铁失去电子而被氧化:
负极:2Fe_4e-=2Fe2+
正极:2H2O+O2+4e-=4OH-
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
在此之后继续反应:
Fe2+2OH-=Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3+nH2O=Fe2O3·nH2O+3H2O
在国中的化学里,可用盐酸(HCl)来除铁鏽。
方程式为:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

乾法

硝酸与铁屑反应生成硝酸亚铁,经冷却结晶、脱水乾燥,经研磨后在600~700℃煅烧8~10h,在经水洗、乾燥、粉碎製得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料,经600~700℃煅烧製得氧化铁红。4Fe(NO3)3→2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑ Fe2O3·nH2O→Fe2O3+nH2O;先製得透明氧化铁黄(製法参见透明氧化铁黄),经煅烧脱水,製得透明氧化铁红。其2α-FeOOH====2α-FeSO3+H2O。
採用中和沉澱法。先製得氧化铁黑,再高温灼烧製得透明氧化铁线。将0.5mol/L浓度的FeCl3·6H2O溶液加热沸腾水解至红棕色胶粒出现为止(溶液1)。取与溶液1等体积的0.25mol/L的FeCl2溶液(由金属铁与盐酸作用製得),用稀氨水调至白色沉澱不再消失为止(溶液2)。将溶液1和溶液2合併,搅拌,并加入适量的羟基羧酸络合剂和缓冲剂,维持恆温80℃。随反应的进行,不断有黑色Fe3O4生成。反应结束,将Fe3O4结晶转移至pH8、含有为Fe3O4质量比为10%~20%的油酸钠溶液中进行表面处理,搅拌悬浊液,恆温80℃,0.5h后将悬浊液用稀盐酸(1:3)调pH=6~6.5,将Fe3O4油酸吸附包覆物(黑色絮凝体)抽滤,热水搅洗数次,50~60℃真空烘乾,製得疏鬆的粉体Fe3O4。将上述油酸包覆的Fe3O4慢速升温至550~600℃焙烧0.5h,得到均匀分散的透明铁红α-Fe2O3微粒子。
由天然黄铁矿製得。由硫酸亚铁或草酸铁经风化得硫酸铁,再经煅烧而得。由氢氧化铁脱水而得。製造硫酸、苯胺、氧化铝等过程中的副产物。由碳酸铁、硝酸铁等经强热而得。硫酸亚铁加热至650℃以上而得。
云母赤铁矿法:云母赤铁矿石精选后,经湿球磨机磨成精矿粉,脱水,烘乾,冷却,粉碎至325目,过筛,製成云母氧化铁。
硫酸亚铁氧化法:将硫酸与铁屑反应製得硫酸亚铁,除砷及重金属,经氧化而得。流程参见氧化铁黄。
製备方法有湿法和乾法。湿法製品结晶细小、颗粒柔软、较易研磨,适宜作颜料。乾法製品结晶大、颗粒坚硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。湿法将一定量的5%硫酸亚铁溶液迅速与过量烧硷溶液反应(要求硷过量0.04~0.08 g/ml),在常温下通入空气使之全部变成红棕色的氢氧化铁胶体溶液,在金属铁存在的条件下,硫酸亚铁与空气中氧作用,生成氧化铁(即铁红)沉积在晶核上,溶液中的硫酸根又与金属铁作用,重新生成硫酸亚铁,硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积,如此循环到整个过程结束,生成氧化铁红。其乾法硝酸与铁片反应生成硝酸亚铁,经冷却结晶,脱水乾燥,经研磨后在600~700℃煅烧8~10h,再经水洗、乾燥、粉碎製得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料,经600~700℃煅烧製得氧化铁红。其4Fe(NO3)3==2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑Fe2O3+n H2O====Fe2O3+nH2O

主要用途

用于油漆、橡胶、塑胶、建筑等的着色,是无机颜料,在涂料工业中用作防鏽颜料。用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂,塑胶、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂,精密仪器、光学玻璃的抛光剂及製造磁性材料铁氧体元件的原料等。
用于电子工业、通讯整机、电视机、计算机等磁性原料及行输出变压器、开关电源及其高U及高UQ等的铁氧体磁芯
用作分析试剂、催化剂和抛光剂,也用于颜料的配料;
用于各类药片、药丸的外衣糖衣着色用
用作磁性材料、颜料及製取还原剂、抛光剂、催化剂等;用于药片糖衣和胶囊等的着色
用作防鏽漆的颜料。因该品製成的云母氧化铁防鏽漆抗水渗性好,防鏽性能优异,可以取代红丹
食用红色素。日本用于赤豆饭、魔芋粉食品。对曾用防腐剂处理果柄切口的香蕉加以识别时用。美国多用于猫食、狗食和包装材料
无机红色颜料主要用于硬币的透明着色,也用于油漆、油墨和塑胶的着色
广泛用于油漆、橡胶、塑胶化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高级合金钢的着色;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业无机红色颜料。
用于和CO反应炼製生铁(H2,C,Al)
Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2
Fe2O3+3H2=高温=2Fe+3H2O
2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2
Fe2O3+ 2Al=高温=2Fe+Al2O3
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