氧化铁

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介绍

氧化铁也称为三氧化二铁。它是血红蛋白（红细胞的重要组成部分）的必需成分。它有助于将氧气从肺部输送到身体的各个部位。血红蛋白缺乏会导致贫血，从而导致疲劳。氧化铁纳米粒子具有多种特性，例如磁性、生物相容性和适中的晶粒尺寸。它可以通过物理、化学和生物途径在实验室合成。它以磁铁矿和赤铁矿的形式天然存在。氧化铁（赤铁矿）是钢铁工业的主要成分。

什么是氧化铁？

氧化铁是由铁 (Fe) 和氧 (O) 结合形成的一种无机化合物。氧化铁的化学式为 (Fe₂ O₃)。发现的三种氧化铁组分是氧化亚铁 (FeO)、三氧化二铁 (Fe₂ O₃) 和四氧化三铁 (Fe₃ O₄)。它天然存在于变质岩、沉积岩和火成岩中。

氧化铁简要说明

铁和氧结合形成氧化铁。锈，一种三氧化二铁，是 16 种已知氧化铁和羟基氧化铁中最著名的。羟基氧化铁和氧化铁是许多地质和生物过程中常见且必不可少的组成部分。它们存在于血红蛋白中，并用于铁矿石、颜料、催化剂和铝热剂。在油漆、清漆和彩色混凝土中，氧化铁是一种价格合理且持久的颜料。

• 氧化亚铁 (FeO) - 它是一种呈绿黑色粉末状的化合物。它以磁铁矿的形式天然存在，也可以在实验室中通过使氢气通过三氧化二铁或在没有氧气的情况下加热亚铁化合物来制备。它用作玻璃颜料。

• 三氧化二铁 (Fe₂ O₃) - 它通常被称为铁锈。铁容易与氧气和水反应。铁被氧化并形成红棕色三氧化二铁。它以赤铁矿的形式天然存在。在实验室中，它是通过在空气中加热亚铁化合物获得的。它被珠宝商用作抛光粉，用于抛光金属。

• 四氧化三铁 (Fe₃ O₄) - 它含有II 价和 III 价的铁。它以磁铁矿的形式天然存在。它以红黑色或黑色晶体的形式存在。它也可以在实验室中通过使蒸汽通过红热的铁来制备。四氧化三铁具有高电阻率和磁导率。它在工业中用于制造计算机存储器、磁带等。它也用作抛光剂。

结构

氧化铁以多种多晶型形式存在。其中，两个铁原子与六个氧原子连接。它具有菱面体 α 和立方 β 以及斜方 ε 形状。

三氧化二铁

物理性质

性质	属性
颜色	红棕色固体
气味	无味
溶解度	不溶于水，但可溶于糖溶液和酒石酸水溶液。
分子量	159.69 克/摩尔
密度	5.242 克/分米3
熔点	1475 至 1565o C
沸点	3414o C

氧化铁 Fe₂ O₃ 的化学性质

• 与水的反应 - 当氧化铁与水反应时，会形成氢氧化铁。

  $$\mathrm{Fe_2 O_{3}+ H_2 O → Fe(OH)_3}$$

• 与硫酸的反应 - 当氧化铁与硫酸反应时，会形成硫酸铁和水。

  $$\mathrm{Fe_2 O_3+ H_2 SO_4 → Fe_2 (SO_4 )_3+ H_2 O}$$

• 三氧化二铁的还原 - 在高炉中，氧化铁被不同形式的碳还原为铁金属。

  $$\mathrm{2Fe_2 O_3+ 3C → 4Fe+ 3CO_2}$$

• 与铝的氧化还原反应 - 氧化铁与铝反应产生放热铝热剂和氧化铝。这种铝热剂用于制造武器、铸铁器皿、铁轨等。

  $$\mathrm{Fe_2 O_3+Al → Al_2 O_3+2Fe}$$

氧化铁的制备

实验室中氧化铁的制备是通过在空气中加热铁来实现的，在此制备过程中，铁被氧化成三氧化二铁。

$$\mathrm{4Fe+ 3O_2+2H_2 O → 4FeO(OH)}$$

产物用碳酸氢钠溶液电解，并在 200^o C 下脱水以获得氧化铁。

$$\mathrm{2FeO(OH) → Fe_2 O_(3 )+H_2 O}$$

氧化铁 Fe₂ O₃ 的用途

• 超顺磁性氧化铁用于成像、热疗和药物输送。

• 氧化铁纳米粒子用于癌症患者的靶向药物输送、靶向药物输送和作为 MRI 检验的载体。

• 三氧化二铁用于钢铁工业，作为生产钢铁和铁的原料。

• 三氧化二铁用作颜料，如颜料黄、颜料棕和颜料红。这些颜料用于化妆品和与二氧化钛混合的牙科混合物。

• 它被珠宝商用作抛光金属的抛光粉。

• 它也用作油漆中的颜料。

• 三氧化二铁和氧化铬用于磁带和录音带。

• 它也用于制药行业，因为三氧化二铁的纳米粒子无毒且可生物降解。

• 黑色氧化铁或磁铁矿具有耐腐蚀性，因此用于防腐蚀黑色油漆。这种油漆涂在铁桥和塔上以防止生锈。

结论

我们在以上教程中学习了氧化铁是一种不溶于水的无机化合物。它以多种形式存在，例如氧化亚铁、三氧化二铁和四氧化三铁，氧化数为（II 和 III）。它以赤铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿等多种矿物的形式天然存在。我们可以通过不同的方法在实验室制备不同形式的氧化铁。我们通常在铁器皿或铁板上发现的锈是由于三氧化二铁造成的。它的纳米粒子具有生物相容性，可用于治疗癌症患者、胃肠道成像等。它用于涂层、纳米纤维、纺织品、油漆、化妆品和钢铁行业。

常见问题

1. 如何制备氧化铁纳米粒子？

氧化铁纳米粒子的制备方法是在异丁醇、氢氧化铵和氢氧化钠溶液中沉淀氧化铁。在 300 至 600_o C 下处理 5-6 小时。

2. 什么是氧化铁纳米粒子？

氧化铁纳米粒子是由氧化铁晶体覆盖的亲水性聚合物。这些被归类为超顺磁性氧化铁纳米粒子 (SPIONs) 和超小超顺磁性氧化铁 (USPIONs)。这些用于各种生物医学目的，如靶向药物输送、作为 MRI 检验的载体和生物成像。

3. 氧化铁的危害有哪些？

如果长时间暴露于氧化铁烟雾中，会导致尘肺病、疼痛、咳嗽、呼吸急促等。如果接触到眼睛，会导致铁锈染色和变色。

4. 食品药品监督管理局批准了哪些氧化铁颜料用于化妆品？

颜料棕 6 和颜料红 101 用于化妆品。炉甘石洗剂的粉红色是由于氧化铁。

5. 我们在哪里可以找到天然氧化铁矿物？

我们可以在沉积岩、镁铁质和超镁铁质岩石中以赤铁矿和磁铁矿矿物形式找到天然氧化铁矿物。

6. 三氧化二铁的应用有哪些？

三氧化二铁具有热稳定性和不溶于水的特性，因此适用于制造陶瓷（如碗、玻璃和光学器件）、航空航天仪器、电力燃料电池等。