Дижелезен триоксид

Дижелезен триоксид във флакон

Дижелезен триоксид (двужелезен триокис, железен(III) оксид, хематит, колкотар, крокус; химична формула – Fe₂O₃) е сложен неорганичен солеобразуващ железен оксид със степен на окисление на желязото +3.

Физични свойства

В ромбоедричната алфа-фаза дижелезният триоксид е антиферомагнитен под 260 K; от тази температура до 960 K α-Fe2O3 е слаб феромагнетик. Кубичната метастабилна гама фаза Шаблон:Math-FeШаблон:SubOШаблон:Sub (среща се в природата като минерал магхемит) е феримагнитна.

Дижелезният триоксид е амфотерен оксид с червено-кафяв цвят със силно преобладаване на основни свойства. Термично устойчив на температури над температурата на изпарение (1987 °C). Образува се при изгаряне на желязо във въздуха. Не реагира с вода. Реагира бавно с киселини и основи. Възстановява се от въглероден окис и разтопено желязо. Той се слива с оксиди на други метали и образува двойни оксиди – шпинели.

В природата се среща като широко разпространен минерал хематит, чиито примеси причиняват червеникавия цвят на латерита, червените земи, а също и повърхността на Марс; друга кристална модификация се среща като минерал магхемит.

Химични свойства

1. Взаимодействие с разредена солна киселина:

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

2. Взаимодействие с натриев карбонат:

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

3. Взаимодействие с натриев хидроксид при синтез:

$𝖥{𝖾}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖥𝖾{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

4. Възстановяване до желязо чрез водород:

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

Получаване

Термично разлагане на съединения на железни(III) соли във въздуха:

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

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

Обезводняване на железен метахидроксид чрез калциниране:

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

В природата – оксидни железни руди хематит Fe₂O₃ и лимонит Fe₂O₃·Шаблон:MathH₂O.

Приложение

Използва се при топенето на чугун в доменни пещи, като катализатор при производството на амоняк, компонент на керамика, цветни цименти и минерални бои, при термитно заваряване на стоманени конструкции, като носител на аналогови и цифрова информация (например звук и изображение) върху магнитни ленти (феримагнитни γ -FeШаблон:SubOШаблон:Sub), като полиращо вещество (червен минзухар) за стомана и стъкло.

В хранително-вкусовата промишленост се използва като оцветител за храни (E172).

Каламинов лосион

Шаблон:Multiple image Двужелезният триоксид също се използва като пигмент, под наименованията „Pigment Red 101“, „Pigment Brown 6“ и „Pigment Brown 7“. Последните два са одобрени за употреба в козметиката. Каламиновият лосион, използван за лечение на лек сърбеж, се състои главно от комбинация от цинков оксид, действащ като стягащо средство, и около 0,5 % дижелезен триоксид, активната съставка на продукта, действаща като противосърбежно средство. Червеният цвят на дижелезния триоксид също е основна причина за розовия цвят на лосиона.

Двужелезният триоксид се използват като пигменти и в зъбни композити заедно с титаниеви оксиди. Той е основният компонент на желязната охра (кафявата минерална боя „колкотар“). Хематитът е характерният компонент на шведската боя Falu red.

В ракетното моделиране се използва за производство на катализирано карамелно гориво, което има скорост на изгаряне с 80 % по-висока от тази на обикновеното гориво.

В нефтохимическата промишленост се използва като основен компонент на катализатор за дехидрогениране при синтеза на диенови мономери.