El óxido de hierro (III) u óxido férrico es el compuesto inorgánico de fórmula Fe 2 O 3 . Es uno de los tres principales óxidos 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 encuentra naturalmente como el mineral magnetita . Como mineral conocido como hematita , el Fe 2 O 3 es la principal fuente de hierro para la industria del acero. Fe 2 O 3es atacado fácilmente por ácidos. El óxido de hierro (III) a menudo se denomina óxido y, hasta cierto punto, esta etiqueta es útil porque el óxido 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]
El 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 encuentra en sitios tetraédricos, con cuatro ligandos de oxígeno.
α-Fe 2 O 3 tiene la romboédrica , corindón (α-Al 2 O 3 ) estructura y es la forma más común. Se produce de forma natural 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 utilizando tanto la descomposición térmicay precipitación en la 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. Se produce de forma natural 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 . Puede prepararse mediante 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 mediante descomposición térmica de oxalato de hierro (III) .
Se han identificado o reivindicado varias otras fases. La fase β es cúbica centrada en el cuerpo (grupo espacial Ia3), metaestable y, a temperaturas superiores a 500 ° C (930 ° F), se convierte en fase alfa. Puede prepararse mediante reducción de hematita por carbono, [ clarificación 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 big data . [15] La preparación de la fase épsilon pura ha resultado ser muy desafiante. El material con una alta proporción de fase épsilon se puede preparar mediante 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 de 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] [se necesita fuente no primaria ]