四氧化三鐵 Fe3O4
Fe3O4 具有立方類尖晶石族結(jié)構(gòu),由氧離子以立方密堆積排列組成,其中所有 Fe2+ 離子占據(jù)八面體位置的一半,而 Fe3+ 則均勻分布在剩余的八面體位置和四面體位置。
FeO(無磁性) 和 γ-Fe2O3(有磁性) 具有相似的立方密堆積氧離子陣列,這解釋了這三種化合物在氧化和還原反應中易于互換的原因,因為這些反應對整體結(jié)構(gòu)的影響相對較小。
Fe3O4 的亞鐵磁性是由于八面體位置上的離子電子自旋耦合,而四面體位置上的離子自旋耦合但與前者反向平行。結(jié)果是兩組的磁性貢獻不平衡,從而產(chǎn)生磁性。
在熔融狀態(tài)下,實驗約束模型表明,鐵離子平均與5個氧離子配位。液態(tài)下,配位點分布不均。
Fe3O4可用作黑色顏料。
Fe3O4在哈伯法變換反應中用作催化劑。鐵觸媒鐵觸媒是合成工業(yè)中普遍使用的多成分催化劑,主體成分為氧化態(tài)鐵(Fe?O?),并含有K?O、Al?O?、CaO等助催化劑后者使用由氧化鉻穩(wěn)定的氧化鐵HTS(高溫變換催化劑)。 這種鐵催化劑在反應器啟動時被還原,將α-Fe2O3和Cr2O3還原為CrO3,生成Fe3O4。