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四氧化三铁，化学式Fe3O4。别名氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。不可以读作"偏铁酸亚铁"或"偏铁酸铁"Fe(FeO2)2，不是氧化铁与氧化亚铁的混合物，但可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的化合物。 此物质溶于酸，不溶于水、碱及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。

基本信息
中文名称
四氧化三铁

化学式
Fe₃O₄(FeO·Fe₂O₃)

CAS登录号
1317-61-9

外观
固态

闪点
不明

熔点
1867.5K(1594.5℃)

危险性描述
不可食用或入眼

分子量
231.54


英文名
ferroferric oxide / triiron tetraoxide

别称
磁性氧化铁、磁铁、吸铁石

密度
5.18g/cm³

EINECS登录号
215-277-5

水溶性
不溶于水

应用
制做磁铁、录音机磁带

危险品运输编号
UN 1294 3/PG 2

目录
1简介
2化学式
3全解
4生产方法
5储存方式
6用途
7纳米级别
折叠编辑本段简介
四氧化三铁，化学式Fe₃O₄。俗称氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。不可以读作"偏铁酸亚铁"或"偏铁酸铁[Fe(FeO2)2]"，不是氧化铁与氧化亚铁的混合物，但可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的化合物。 此物质溶于酸溶液，不溶于水、碱溶液及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸溶液，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。

折叠编辑本段化学式
四氧化三铁是铁的一种氧化物，其化学式为Fe₃O₄4即FeO·(Fe2O3)，相对分子质量为231.54。

四氧化三铁是中学阶段可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe和O，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中从来不存在偏铁酸根离子FeO₂²。四氧化三铁，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，为反式尖晶石结构，即[FeⅢ]t[FeⅢFeⅡ]oO₄，氧做立方密堆积。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe与Fe在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。

折叠编辑本段全解
折叠简介
在这里采用问答的方法来解答关于四氧化三铁的种种问题

折叠性质
Q:能否简单介绍Fe₃O₄的性质?

A:黑色的Fe₃O₄是铁的一种混合价态氧化物，熔点为1597℃，密度
四氧化三铁
四氧化三铁
为5.17g/cm³，不溶于水，可溶于酸溶液，在自然界中以磁铁矿的形态出现，常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率。

(也有文献指出Fe3O4的熔点为1538℃，不溶于酸)

Q:磁铁用火烧会失去磁性，Fe₃O₄的磁性受温度影响吗?

A:铁磁性和亚铁磁性物质在Curie温度以上发生二级相变转变为顺磁性物质。Fe3O4的Curie温度为585℃。

Q:这几种磁性有什么区别呢?

A:可将物质的磁性分为五类:

(a) 抗磁性(反磁性):物质中全部电子在原子轨道或分子轨道上都已双双配对、自旋相反，没有磁矩。

(b) 顺磁性:原子或分子中有未成对电子存在，存在磁矩，但磁矩间无相互作用。

(c) 铁磁性:每个原子都有几个未成对电子，原子磁矩较大，且相互间有作用，使原子磁矩平行排列。

(d) 亚铁磁性(铁氧体磁性):相邻原子磁矩部分呈现不相等的反平行排列。

(e) 反铁磁性:在Néel温度以上呈顺磁性;在低于Néel温度时，磁矩间相邻原子磁矩呈现相等的反平行排列。

Q:铁只有Fe₃O₄这种氧化物具有顺磁性吗?

A:这是不正确的，如γ-Fe2O3同样具有亚铁磁性。

不幸的是，在中学阶段，这种物质完全没有被提及。

Q:为什么Fe₃O₄有高的电导率?

A:可以将Fe₃O₄不平常的电化学性质归因于电子在Fe与Fe之间的传递。

折叠结构
【】

Q:我们化学老师说Fe₃O₄可以看成FeO·Fe2O3?

A:这种写法较好说明了Fe₃O₄中含有Fe(II)和Fe (III)。缺点是这种类似复盐的化学式写法容易使学生误认为Fe₃O₄是混合物(或固溶体)。此外，这并不能表明Fe₃O₄的真实结构。

Q:也可以看成Fe(FeO2)2，即铁酸(III)亚铁(II)?(或称偏铁酸亚铁或铁酸亚铁)

A:Fe₃O₄为反式尖晶石结构，属于立方晶系，氧原子处于立方密堆积结构，一半的Fe占据四面体位置，Fe和另一半Fe占据八面体位置。晶体中并不含FeO2离子。其真实结构可较好地表示为Fe(III)[Fe(II)Fe(III)]O4

折叠关于化合价
【】

Q:Fe₃O₄中，铁元素的化合价是多少?

A:Fe₃O₄中铁元素的氧化数为+2和+3，其中三分之一是正二价的Fe，三分之二是正三价的Fe，表观氧化数为正三分之八。

Q:化合价与氧化数有什么关系?表观氧化数是什么?

A:化合价包括共价、离子价、配位数和氧化数(氧化态)几个概念。当分子中原子之间的共享电子对被属于电负性较大的原子后，各原子所带的形式电荷分别称为它们的氧化数。对于Fe₃O₄，氧化数与离子价同义。离子价是在离子型晶体或分子中，或在溶液与熔融盐中，离子所带的电荷。表现(平均)氧化数可直接由化学式决定，有较大的人为因素。与之相对，共价化合物的(实际)氧化数要根据分子的微观结构进行判断。

Q:为何要引入表观氧化数的概念?

A:引入表观氧化数的概念是为了使氧化还原反应的判断、配平和计算更为方便、快捷。

Q:为何将Fe₃O₄称作混合价态氧化物而不是混合氧化物?

A:这是为了避免出现歧义。若称作混合氧化物容易与氧化物的混合物混淆。

折叠其他问题
QFe₃O₄是混合物吗?

A:不，Fe₃O₄是纯净物。它的组成大致是固定的，铁原子与氧原子的个数比约为3:4.

(由于晶体缺陷，原子个数比并不是准确值，但通常可以忽略)

Q:为什么铁丝在氧气里燃烧会生成四氧化三铁?

A:通常的解答是比较铁的氧化物的标准摩尔生成Gibbs自由能的大小，得出Fe₃O₄的热力学稳定性大，因此产物是Fe₃O₄。但此处使用这个方法不太恰当。

较好的方法是通过分别计算比较高温时生成三种铁的氧化物相互转化的反应的摩尔Gibbs自由能变得出结论。已有文献对此进行的分析。

(查阅文献时请注意，ΔG=ΔH-TΔS并不是Gibbs-Helmholtz方程，请勿将两者混淆)

Q:既然Fe3O4热力学稳定，为什么在常温下铁发生氧化反应，生成的铁锈主要成分是Fe2O3·χH2O呢?这不是说明Fe2O3通常容易生成吗?

A:其实这也是不严谨的认识。

铁与空气接触就会在其表面上形成氧化物，此时，氧化物膜本身的化学组成并非均匀。如一块低碳钢可以为三种氧化物膜所覆盖:与金属接触的是FeO，与空气接触的一侧是Fe2O3，中间则是Fe₃O₄.更确切地说，也许是三种氧化物的饱和固溶体的混合物构成钢铁表面的氧化膜层。

同时，氧化物膜的厚度也视氧化时的不同环境条件而变化。室温下，干燥空气中相对较纯的铁上氧化物的厚度不超过20埃(1埃=0.1纳米)但在潮湿空气中氧化物膜的厚度明显增加，可以看到表面上的锈斑。此时氧化物的沉积是分层的，接近金属的一侧是致密的无定形无水层，接近空气一侧是厚的多孔水化层

事实上，几乎所有实际固体的表面上都存在不同的结构不完整性和组成不均匀性，简单地用标准摩尔生成Gibbs自由能作为判断依据是不合理的。

Q:为什么铁与水蒸气反应生成Fe₃O₄和氢气?氢气不会还原Fe₃O₄吗?

A:两个反应发生的温度不同。高温时氢气可以还原Fe₃O₄，在温度较低时，铁则可以置换水蒸气中的氢。同样可以借助计算反应的摩尔Gibbs自由能得出结论。

Q:怎样制取Fe₃O₄?

A:可由将水蒸气通过赤热的铁、FeO的部分氧化或由Fe₃O₄加热到1400℃以上制得。对于Fe₃O₄纳米粒子则有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法等多种制备方法，下面进行详述。

Q:Fe₃O₄能否在铁表面形成致密氧化膜?有抗腐蚀效果吗?

A:Fe₃O₄有抗腐蚀效果，如钢铁制件的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制件表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe₃O₄薄膜，以用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。

折叠常见化学反应
反映现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，是四氧化三铁。

3Fe+2O2=点燃=Fe₃O₄（如右图所示）注意事项：在集气瓶底部加少量的水，防止集气瓶爆裂。