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-oxide-sample.jpg/500px-Iron(III)-oxide-sample.jpg)
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| 名前 | |
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| IUPAC名
酸化鉄(III)
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| その他の名前 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.790 |
| EC番号 |
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| E番号 | E172(ii) (色彩) |
| 11092 | |
| ケッグ |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 鉄2O3 | |
| モル質量 | 159.687 グラムモル−1 |
| 外観 | 赤色の実線 |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 5.25 g/cm3 [ 1] |
| 融点 | 1,539 °C (2,802 °F; 1,812 K) [1] 分解 105 °C (221 °F; 378 K) β-二水和物、分解 150 °C (302 °F; 423 K) β-一水和物、分解 50 °C (122 °F; 323 K) α-二水和物、分解 92 °C (198 °F; 365 K) α-一水和物、分解[2] |
| 不溶性 | |
| 溶解度 | 希酸に可溶[1]、糖溶液にほとんど溶けない[2]、三水和物、酒石酸、クエン酸、酢酸水溶液 にわずかに溶ける[2] |
磁化率（χ）
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+3586.0x10 −6 cm 3 /モル |
屈折率( n D )
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n 1 = 2.91、n 2 = 3.19 (α、ヘマタイト) [3] |
| 構造 | |
| 菱面体晶、hR30 (α-form) [4] 立方晶ビクスバイト、cI80 (β-form) 立方晶スピネル (γ-form) 斜方晶系(ε-form) [5] | |
| R3c、No. 161 (α-体) [4] Ia 3、No. 206 (β-体) Pna2 1、No. 33 (ε-体) [5] | |
| 3m (α型) [4] 2/m 3 (β型) mm2 (ε型) [5] | |
| 八面体（Fe 3+、α型、β型）[4] | |
| 熱化学[6] | |
熱容量 ( C )
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103.9 J/モル·K [6] |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
87.4 J/モル·K [6] |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−824.2 kJ/モル[6] |
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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−742.2 kJ/モル[6] |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
 [7]
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| 警告 | |
| H315、H319、H335 [7] | |
| P261、P305+P351+P338 [7] | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
閾値制限値（TLV）
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5 mg/m 3 [1] (TWA) |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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10 g/kg（ラット、経口）[9] |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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TWA 10 mg/m3 [ 8] |
REL (推奨)
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TWA 5 mg/m3 [ 8] |
IDLH（差し迫った危険）
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2500 mg/m3 [ 8] |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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フッ化鉄(III) |
その他の陽イオン
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マンガン(III) 酸化物 コバルト(III) 酸化物 |
関連する酸化鉄
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鉄(II) 酸化物 鉄(II,III) 酸化物 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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酸化鉄(III)または酸化鉄(III)は、化学式Fe 2 O 3の無機化合物です。天然にはヘマタイト鉱物として存在し、鉄鋼業の主要鉄源として使われています。特に顔料に使用される場合は、赤色酸化鉄としても知られています。
これは鉄の3つの主な酸化物のうちの1つであり、他の2つは希少な酸化鉄(II) (FeO) と、鉱物磁鉄鉱としても天然に存在する酸化鉄(II,III) ( Fe 3 O 4 ) です。
酸化鉄(III)は、いくつかの特性を共有し、組成が似ているため、しばしば錆と呼ばれます。しかし、化学では、錆は定義が曖昧な物質と考えられており、水和酸化鉄として説明されています。[10]
酸化鉄(III)は弱酸によっても容易に攻撃されます。これは弱い酸化剤であり、最も有名なのはテルミット反応でアルミニウムによって還元されることです。
構造
Fe 2 O 3 はさまざまな多形で得られます。主な多形であるαでは、鉄は八面体配位構造をとります。つまり、各 Fe 中心は 6 つの酸素配位子に結合しています。γ多形では、一部の Fe は 4 つの酸素配位子を持つ四面体サイトにあります。
アルファフェーズ
α- Fe 2 O 3 は菱面体晶系のコランダム（α-Al 2 O 3 ）構造を持ち、最も一般的な形態である。天然にはヘマタイト鉱物として存在し、鉄の主鉱石として採掘される。約260 K（モラン転移温度）以下では反強磁性を示し、260 Kからネール温度950 Kの間では弱い強磁性を示す。 [11]熱分解と液相での沈殿の両方を用いて容易に調製できる。その磁気特性は、圧力、粒子サイズ、磁場強度など多くの要因に依存している。
ガンマフェーズ
γ-Fe 2 O 3は立方構造です。準安定で、高温でアルファ相から変化します。天然には鉱物のマグヘマイトとして存在します。強磁性体で記録テープに使われていますが、 [12] 10ナノメートル未満の超微粒子は超常磁性です。γ-鉄(III) 酸化物-水酸化物の熱脱水によって作ることができます。別の方法としては、鉄(II,III) 酸化物(Fe 3 O 4 )を慎重に酸化する方法があります。[12]超微粒子は、鉄(III) シュウ酸の熱分解によって作ることができます。
その他の固相
他にもいくつかの相が特定または主張されている。ベータ相（β相）は立方体心立方体（空間群Ia3）で、準安定であり、500℃（930℉）を超える温度でアルファ相に変化する。ヘマタイトの炭素還元、 [説明が必要]、塩化 鉄（III）溶液の熱分解、または硫酸鉄（III）の熱分解によって生成できる。[13]
イプシロン（ε）相は菱形で、アルファとガンマの中間の特性を示し、ビッグデータストレージ用の高密度記録媒体などの用途に応用できる有用な磁気特性を持つ可能性がある。 [14]純粋なイプシロン相の調製は非常に困難であることが判明している。イプシロン相の割合が高い材料は、ガンマ相の熱変換によって調製できる。イプシロン相は準安定でもあり、500〜750°C（930〜1,380°F）でアルファ相に変化する。また、電気アークでの鉄の酸化や硝酸鉄（III）からのゾルゲル沈殿によって調製することもできる。[要出典]研究により、古代中国の建陶磁器の釉薬にイプシロン酸化鉄（III）が含まれていることが明らかになっており、この形態を研究室で製造する方法についての洞察が得られる可能性がある。[15] [非一次資料が必要]
さらに、高圧下では非晶質形態になると言われています。[5] [非一次情報源が必要]
液相
溶融Fe 2 O 3は、わずかに酸素が不足した過冷却液体酸化鉄液滴の測定に基づくと、各鉄原子の周りに5個近くの酸素原子の配位数を持つと予想され、過冷却により、化学量論を維持するために融点を超える必要がある高い酸素圧の必要性が回避されます。[16]
水和鉄(III)酸化物
酸化鉄(III)にはいくつかの水和物が存在する。可溶性Fe(III)塩の溶液にアルカリを加えると、赤褐色のゼラチン状の沈殿物が形成される。これはFe(OH) 3ではなく 、Fe 2 O 3 ·H 2 O ( Fe(O)OHとも表記)である。
Fe(III)の水和酸化物にもいくつかの形態が存在する。赤色のレピドクロサイト（γ- Fe (O)OH ）はラスティクルの外側に存在し、オレンジ色のゲーサイト（α- Fe(O)OH ）はラスティクルの内部に存在している。Fe 2 O 3 ·H 2 Oを加熱すると、水和水が失われる。さらに加熱すると、1670 K では、Fe 2 O 3 が黒色のFe 3 O 4 ( Fe II Fe III 2 O 4 ) に変換され、これは鉱物磁鉄鉱として知られています。
Fe(O)OHは酸に溶け、[Fe(H 2 O) 6 ] 3+となる。濃アルカリ水溶液中では、Fe 2 O 3は[Fe(OH) 6 ] 3− となる。[12]
反応
最も重要な反応は炭素熱還元であり、これにより製鋼に使用される鉄が生成されます。
- Fe 2 O 3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO 2
もう一つの酸化還元反応はアルミニウムとの極めて発熱的な テルミット反応である。[17]
- 2Al + Fe 2 O 3 → 2 Fe + Al 2 O 3
このプロセスは、セラミック容器を使用して溶融鉄を 2 つのレールの間に流し込み、鉄道のレールなどの厚い金属を溶接するために使用されます。テルミットは武器や、小規模な鋳鉄の彫刻や道具の作成にも使用されます。
水素による部分還元は約400℃ではFe(III)とFe(II)の両方を含む黒色の磁性物質である磁鉄鉱が生成される。[18]
- Fe 2 O 3 + H 2 → 2 Fe 3 O 4 + H 2 O
酸化鉄(III)は水には溶けませんが、塩酸や硫酸などの強酸には溶けます。また、 EDTAやシュウ酸などのキレート剤の溶液にもよく溶けます。
鉄(III)酸化物を他の金属酸化物や炭酸塩と加熱すると、鉄酸塩（鉄酸塩(III)）と呼ばれる物質が得られる。 [18]
- ZnO + Fe 2 O 3 → Zn(FeO 2 ) 2
準備
酸化鉄(III)は鉄の酸化生成物です。実験室では、不活性電解質である重炭酸ナトリウム溶液を鉄陽極で電気分解することで生成できます。
- 4 Fe + 3 O 2 + 2 H 2 O → 4 FeO(OH)
結果として生じる水和鉄(III)酸化物（ここではFeO(OH)と表記）は、200 ℃ [18] [19]
- 2 FeO(OH) → Fe 2 O 3 + H 2 O
用途
鉄鋼業界
酸化鉄(III)の圧倒的な用途は、鉄鋼業の原料として、例えば鉄、鋼、および多くの合金の製造である。[19]酸化鉄(Fe2O3)は中世以来ステンドグラスに使用されており、ステンドグラスの製造に使用されたことを示す証拠は中世初期にまで遡り、主にガラスに黄色、オレンジ、赤色を作るために使用され、今日でも工業目的で使用されている。[20] [21]
研磨
酸化鉄の非常に細かい粉末は、「宝石商のルージュ」、「レッドルージュ」、または単にルージュとして知られています。これは、金属製のジュエリーやレンズの最終的な磨きに使用され、歴史的には化粧品としても使用されています。ルージュは、酸化セリウム (IV)などの現代の磨き剤よりも研磨が遅いですが、優れた仕上げを実現できるため、光学部品の製造や宝石商によって今でも使用されています。金を磨くと、ルージュが金にわずかに染みを付け、完成品の外観に貢献します。ルージュは、粉末、ペースト、研磨布に巻き付けられたもの、または固形の棒 (ワックスまたはグリース結合剤付き) として販売されています。他の研磨剤も、酸化鉄を含まない場合でも「ルージュ」と呼ばれることがよくあります。宝石商は、超音波洗浄を使用して、ジュエリーに残ったルージュを取り除きます。「ストロッピングコンパウンド」として販売されている製品は、ナイフ、ストレート カミソリ、またはその他の刃物に剃刀の刃をつけるのに役立つため、革のストロップに塗布されることがよくあります。
顔料
酸化鉄(III)の水和物の赤色α相と黄色β相のサンプル。[2]どちらも顔料として有用である。
酸化鉄(III)は顔料としても使用されており、「ピグメントブラウン6」、「ピグメントブラウン7」、「ピグメントレッド101」という名前で使用されています。[22]ピグメントレッド101やピグメントブラウン6など、いくつかの顔料は、米国食品医薬品局（FDA）によって化粧品への使用が承認されています。酸化鉄は、酸化チタンとともに歯科用複合材料の顔料として使用されています。[23]
ヘマタイトは、スウェーデンの塗料色であるファルレッドの特徴的な成分です。
磁気記録
酸化鉄(III)は、磁気ディスク(データストレージ用)や磁気テープ(オーディオやビデオの記録、データストレージに使用)など、あらゆる種類の磁気ストレージおよび記録媒体で使用される最も一般的な磁性粒子でした。コンピューターディスクでの使用はコバルト合金に取って代わられ、より薄い磁性フィルムとより高いストレージ密度を可能にしました。[24]
光触媒
α- Fe 2 O 3は太陽光による水酸化用の光陽極として研究されてきた。[ 25 ]しかし、その有効性は光励起電荷キャリアの拡散長が短い（2～4 nm）ことと、それに続く高速再結合によって制限されており、反応を駆動するには大きな過電圧が必要である。 [27]研究は、ナノ構造化、[25]表面機能化、[28]またはβ- Fe 2 O 3などの代替結晶相の使用によってFe 2 O 3の水酸化性能を向上させることに重点が置かれてきた。[29]
薬
軽いかゆみの治療に使用されるカラミンローションの主な成分は、収れん剤として作用する酸化亜鉛と、かゆみ止めとして作用する有効成分である約0.5%の酸化鉄(III)です。酸化鉄(III)の赤色が、ローションのピンク色の主な原因でもあります。
参照
参考文献
- ^ abcd ヘインズ、p. 4.69
- ^ abcd Comey, Arthur Messinger; Hahn, Dorothy A. (1921年2月)。『化学溶解性辞典: 無機』（第2版）。ニューヨーク: The MacMillan Company。p. 433。
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引用元
- ヘインズ、ウィリアムM.編 (2011)。CRC化学・物理ハンドブック(第 92 版) 。CRC プレス。ISBN 978-1439855119。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、酸化鉄(III)に関連するメディアがあります。
- NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド