Óxido de hierro (III)
El óxido de hierro (III) u óxido férrico es el compuesto inorgánico de fórmula Fe 2 O 3 . Es uno de los tres óxidos principales de hierro , los otros dos son el óxido de hierro (II) (FeO), que es raro; y óxido de hierro (II, III) (Fe 3 O 4 ), que también se presenta naturalmente como el mineral magnetita . Como el mineral conocido como hematita , el Fe 2 O 3 es la principal fuente de hierro para la industria siderúrgica. Fe 2 O 3es fácilmente atacado por ácidos. El óxido de hierro (III) a menudo se denomina herrumbre y, hasta cierto punto, esta etiqueta es útil porque la herrumbre comparte varias propiedades y tiene una composición similar; sin embargo, en química, el óxido se considera un material mal definido, descrito como óxido férrico hidratado. [11]
Fe 2 O 3 se puede obtener en varios polimorfos . En el principal, α, el hierro adopta una geometría de coordinación octaédrica. Es decir, cada centro de Fe está unido a seis ligandos de oxígeno . En el polimorfo γ, parte del Fe se asienta en sitios tetraédricos, con cuatro ligandos de oxígeno.
α-Fe 2 O 3 tiene la estructura romboédrica , corindón (α-Al 2 O 3 ) y es la forma más común. Ocurre naturalmente como el mineral hematita que se extrae como el principal mineral de hierro. Es antiferromagnético por debajo de ~260 K ( temperatura de transición de Morin) y exhibe un ferromagnetismo débil entre 260 K y la temperatura de Néel , 950 K. [12] Es fácil de preparar usando descomposición térmicay precipitación en fase líquida. Sus propiedades magnéticas dependen de muchos factores, por ejemplo, la presión, el tamaño de las partículas y la intensidad del campo magnético.
γ-Fe 2 O 3 tiene una estructura cúbica . Es metaestable y se convierte de la fase alfa a altas temperaturas. Ocurre naturalmente como el mineral maghemita . Es ferromagnético y encuentra aplicación en cintas de grabación, [13] aunque las partículas ultrafinas de menos de 10 nanómetros son superparamagnéticas . Se puede preparar por deshidratación térmica de óxido-hidróxido de hierro gamma (III) . Otro método implica la oxidación cuidadosa del óxido de hierro (II, III) (Fe 3 O 4 ). [13]Las partículas ultrafinas se pueden preparar por descomposición térmica de oxalato de hierro (III) .
Varias otras fases han sido identificadas o reivindicadas. La fase β está centrada en el cuerpo cúbico (grupo espacial Ia3), es metaestable y, a temperaturas superiores a 500 ° C (930 ° F), se convierte en fase alfa. Se puede preparar por reducción de hematites con carbón, [ aclaración necesaria ] pirólisis de solución de cloruro de hierro (III) o descomposición térmica de sulfato de hierro (III) . [14]
La fase épsilon (ε) es rómbica y muestra propiedades intermedias entre alfa y gamma, y puede tener propiedades magnéticas útiles aplicables para propósitos tales como medios de grabación de alta densidad para almacenamiento de grandes datos . [15] La preparación de la fase épsilon pura ha demostrado ser un gran desafío. El material con una alta proporción de fase épsilon se puede preparar por transformación térmica de la fase gamma. La fase épsilon también es metaestable, transformándose a la fase alfa entre 500 y 750 °C (930 y 1380 °F). También se puede preparar por oxidación del hierro en un arco eléctrico o por precipitación sol-gel a partir de nitrato de hierro (III) . [ cita requerida ]La investigación ha revelado óxido de hierro épsilon (III) en los antiguos esmaltes cerámicos chinos Jian , lo que puede proporcionar información sobre las formas de producir esa forma en el laboratorio. [16] [ fuente no primaria necesaria ]
