Järn(II,III)oxid

Järn(II,III)oxid
Systematiskt namnJärn(II)-dijärn(III)-tetroxid
Övriga namnSvart järnoxid
Kemisk formelFe3O4 eller
FeO·Fe2O3
Molmassa231,533 g/mol
UtseendeSvart pulver
CAS-nummer1317-61-9
SMILES[Fe+3].[Fe+3].[Fe+2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2]
Egenskaper
Densitet5,17 g/cm³
Löslighet (vatten)Olöslig
Smältpunkt1538 °C (sönderfaller)
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Järn(II,III)oxid eller svart järnoxid har den kemiska formeln Fe3O4 och är en av flera järnoxider. Den förekommer naturligt i mineralet magnetit.

Egenskaper

Ämnet innehåller både tvåvärt (Fe2+) och trevärt (Fe3+) järn. Det är ett svart pulver med kubisk struktur. Fe3O4 är ferrimagnetiskt upp till sin curietemperatur 585 °C. Vid -153 °C sker en förändring av struktur, konduktivitet och magnetism som kallas Verwey-övergång.

Framställning

Järn(II,III)oxid kan framställas genom att järn(III)oxid bryts ner vid temperaturer på 1200 – 1500 °C.

6   F e 2 O 3 → 4   F e 3 O 4 + O 2 {\displaystyle {\rm {6\ Fe_{2}O_{3}\rightarrow 4\ Fe_{3}O_{4}+O_{2}}}}

Det kan också framställas genom att oxidera järn i vattenånga vid temperaturer under 560 °C (Jämför järn(II)oxid).

3   F e + 4   H 2 O → F e 3 O 4 + 4   H 2 {\displaystyle {\rm {3\ Fe+4\ H_{2}O\rightarrow Fe_{3}O_{4}+4\ H_{2}}}}

Ett tredje sätt är att direkt oxidera järn med syrgas vid mycket hög temperatur (> 1500 °C).

3   F e + 2   O 2 → F e 3 O 4 {\displaystyle {\rm {3\ Fe+2\ O_{2}\rightarrow Fe_{3}O_{4}}}}

Överskottet på syre minimerar mängden FeO och temperaturen gör att den Fe2O3 som bildas sönderfaller till Fe3O4.

Användning

Som andra järnoxider i mineralform går den absolut största mängden åt att producera järn och stål. Detta görs genom reduktion med kolmonoxid i en masugn.

F e 3 O 4 + 4   C O → 3   F e + 4   C O 2 {\displaystyle {\rm {Fe_{3}O_{4}+4\ CO\rightarrow 3\ Fe+4\ CO_{2}}}}

Syntetiskt framställd Fe3O4 används som svart pigment och som katalysator i Haber-Boschprocessen.

Se även