四氧化三鐵

四氧化三鐵(氧化鐵(II,III), iron(II,III) oxide)是鐵的氧化物，化學式為Fe₃O₄。

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四氧化三鐵
IUPAC名 iron(II) iron(III) oxide 氧化鐵(II)鐵(III)
別名	四氧化三鐵 氧化亞鐵鐵 (ferrous ferric oxide) ferroso ferric oxide 氧化鐵(II,III) [iron(II,III) oxide] 磁鐵礦 (magnetite) 氧化黑鐵 (black iron oxide) lodestone 鐵鏽 (rust) 氧化鐵(II)二鐵(III) [iron(II) diiron(III) oxide]
識別
CAS號	1317-61-9  Y
PubChem	16211978
ChemSpider	17215625
SMILES	O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2
InChI	1/3Fe.4O/rFe3O4/c1-4-2-6-3(5-1)7-2
InChIKey	SZVJSHCCFOBDDC-QXRQKJBKAR
ChEBI	50821
性質
化學式	Fe3O4 FeO·Fe2O3
摩爾質量	231.533 g·mol⁻¹
外觀	黑色粉末
密度	5.11 g/cm3；5.18 g/cm3
熔點	1538 °C；1590 °C；1594 °C 分解
折光度n D	2.42 [1]
熱力學
ΔfHm⦵298K	-1120 kJ/mol
熱容	144.63 J/(mol·K)
若非註明，所有資料均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

• 自然界中存在於磁鐵礦中，含有各種雜質。

• 在氧氣中燃燒鐵粉：

${\displaystyle {\ce {3Fe + 2O2 ->[{150 - 600 °C}] Fe3O4}}}$

• 鐵與水蒸汽高溫反應：

${\displaystyle {\ce {3Fe + 4H2O ->[{800 °C}] Fe3O4 + 4H2 (^)}}}$

• 鐵與二氧化氮加熱反應：

${\displaystyle {\ce {3Fe + 2NO_2 ->[\Delta] Fe3O4 + N2 (^)}}}$

• 氧化鐵與氫氣反應：

${\displaystyle {\ce {3Fe2O3 + H_2 ->[{400 °C}] 2Fe3O4 + H2O}}}$

物理性質

黑色立方晶體，空間群F d3m，其中a = 0.844 nm，Z = 8。

627 °C時，α-型四氧化三鐵轉化為β-型四氧化三鐵。居禮溫度 858 K。具有高導電性。硬度5.6-6.5。

水合物化學式為Fe₃O₄·2H₂O。

四氧化三鐵中含有Fe²⁺和Fe³⁺，X射線繞射實驗表明，四氧化三鐵具有反式尖晶石結構，其真實結構為[Fe²⁺]_t [Fe²⁺Fe³⁺]_oO₄,因此晶體中並不存在偏鐵酸根離子FeO₂^-。^[2]

化學性質

• 加熱分解：

${\displaystyle 2F{{e}_{3}}{{O}_{4}}{\overset {1538{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=\!=}}\ 6FeO+{{O}_{2}}\uparrow }$

• 與稀鹽酸反應：

${\displaystyle F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8HCl{=\!=\!=}\ FeC{{l}_{2}}+2FeC{{l}_{3}}+4{{H}_{2}}O}$

• 與濃氧化性酸反應：

${\displaystyle F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+10HN{{O}_{3}}{=\!=\!=}\ 3Fe{{(N{{O}_{3}})}_{3}}+N{{O}_{2}}\uparrow +5{{H}_{2}}O}$

• 與熔融鹼反應：

${\displaystyle F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+14NaOH{\overset {400{\text{-}}500{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}}\ :N{{a}_{4}}Fe{{O}_{3}}+2N{{a}_{5}}Fe{{O}_{4}}+7{{H}_{2}}O}$

• 空氣中加熱，被氧氣氧化：

${\displaystyle 4F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+{{O}_{2}}{\overset {450{\text{-}}600{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}}\ 6F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}$

• 被氫、一氧化碳和鋁還原：

${\displaystyle {\begin{aligned}&F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4{{H}_{2}}{\overset {1000{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=}}\ 3Fe+4{{H}_{2}}O\\&F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4CO{\overset {700{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=}}\ 3Fe+4C{{O}_{2}}\\&3F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8Al{\overset {\Delta }{=\!=\!=}}\ 9Fe+4A{{l}_{2}}{{O}_{3}}\\\end{aligned}}}$

• 與鐵歸中：

${\displaystyle F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+Fe{\overset {900{\text{-}}1000{\text{°C}}}{=\!=\!=\!=\!=\!=\!=}}\ 4FeO}$

應用

製作特殊電極。

參見

• 磁鐵礦