酸化鉄は、鉄と酸素との間に形成された化合物のいずれかです。それらはイオン性および結晶性であることを特徴とし、それらはそれらのミネラルの侵食の結果として散在し、土壌、植物塊、さらには生物の内部を構成します。
それは、地球の地殻で支配的な化合物のファミリーの1つです。正確には何ですか？現在までに16種類の酸化鉄が知られており、それらのほとんどは天然由来であり、その他は極端な圧力または温度条件下で合成されたものです。
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酸化第二鉄の一部が上の画像に示されています。その特徴的な赤い色は、錆と呼ばれるさまざまな建築要素の鉄を覆っています。同様に、それは斜面、山または土壌で観察され、針鉄鉱の黄色粉末（α-FeOOH）などの他の多くの鉱物と混合されています。
最良の既知の鉄酸化物であるヘマタイト（α-Fe系2 O 3）、およびマグヘマイト（Υ-のFe 2 O 3）、酸化第二鉄の両方の多形体。特にマグネタイト（Fe 3 O 4）。それらの多形構造と大きな表面積は、それらを吸着剤として、または幅広い用途のナノ粒子の合成にとって興味深い材料にします。
構造
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上の画像は、鉄の価数が+2である酸化鉄の1つであるFeOの結晶構造を表しています。赤い球はO 2-アニオンに対応し、黄色の球はFe 2+カチオンに対応します。また、各Fe 2+は6つのO 2-で囲まれており、配位の八面体単位を形成しています。
したがって、FeOの構造は、中心の原子がFe 2+であるFeO 6の単位に「分解」できます。オキシ水酸化物または水酸化物の場合、八面体単位はFeO 3（OH）3です。
一部の構造では、八面体の代わりに、四面体単位のFeO 4があります。このため、酸化鉄の構造は通常、鉄の中心を持つ八面体または四面体で表されます。
酸化鉄の構造は、圧力または温度の条件、Fe / O比（つまり、鉄あたりの酸素の数、およびその逆）、および鉄の原子価（+ 2、+ 3、およびめったに合成酸化物ではない、+ 4）。
一般に、かさ高いO 2-アニオンは整列して、ボイドがFe 2+またはFe 3+カチオンを収容するシートを形成します。したがって、両方の原子価を持つ鉄を持つ酸化物（マグネタイトなど）があります。
ポリモーフィズム
酸化鉄は多形性、つまり同じ化合物に対して異なる構造または結晶配置を示します。酸化第二鉄、Fe 2 O 3には、最大4つの可能な多形があります。ヘマタイト、α-Fe系2 O 3は、すべての中で最も安定しています。 、マグヘマイトによってΥ-フェ続く2 O 3、およびFeβ-合成によって2 O 3およびFeε- 2 O 3。
それらはすべて、独自のタイプの結晶構造とシステムを持っています。ただし、2：3の比率は一定のままであるため、2つのFe 3+カチオンごとに3つのO 2-アニオンがあります。違いは、FeO 6八面体ユニットが空間に配置される方法と、それらがどのように接続されるかにあります。
構造リンク
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八面体単位FeO 6は、上の画像を使用して視覚化できます。八面体の隅にはO 2-があり、中心にはFe 2+またはFe 3+（Fe 2 O 3の場合）があります。これらの八面体が空間に配置される方法は、酸化物の構造を明らかにします。
ただし、リンク方法にも影響します。たとえば、2つの八面体は、それらの頂点の2つに触れることで結合できます。これは、酸素ブリッジFe-O-Feで表されます。同様に、八面体はそれらのエッジを介して（互いに隣接して）結合できます。次に、Fe-（O）2 -Feの2つの酸素ブリッジで表されます。
そして最後に、八面体は彼らの顔を通して相互作用することができます。したがって、表現は3つの酸素ブリッジ（Fe-（O）3 -Fe ）になります。八面体がリンクされている方法は、Fe-Feの核間距離、したがって酸化物の物理的性質を変化させます。
プロパティ
酸化鉄は磁気特性を持つ化合物です。これらは反強磁性、フェリ磁性、フェリ磁性のいずれかであり、Feの価数とカチオンが固体中でどのように相互作用するかに依存します。
固体の構造は非常に多様であるため、それらの物理的および化学的特性も異なります。
たとえば、Fe 2 O 3の多形と水和物は、融点（1200から1600ºCの範囲）と密度の値が異なります。しかしながら、それらは共通して、同じ分子量であるFe 3+により溶解度が低く、褐色であり、酸性溶液への溶解性が低い。
命名法
IUPACは、酸化鉄に名前を付ける3つの方法を確立します。複雑な酸化物（Fe 7 O 9など）の場合、体系が他の酸化物よりも単純であるため、他のものよりも規則が支配的ですが、3つすべてが非常に便利です。
体系的な命名法
酸素と鉄の数が考慮され、ギリシャ語の番号接頭辞にモノ、ジ、トリなどの名前が付けられます。この命名法によれば、のFe 2 O 3が呼び出される：トリの酸化ジ鉄。そして、Fe 7 O 9の場合、その名前はヘプタ鉄ノナ酸化物です。
在庫名称
これは鉄の価数を考慮しています。それがFe 2+である場合、それは酸化鉄…と書かれており、括弧で囲まれたローマ数字によるその価数です。Fe 2 O 3の場合、その名前は酸化鉄（III）です。
Fe 3+は代数和によって決定できることに注意してください。O 2-に2つの負の電荷があり、そのうち3つが存在する場合、それらの合計は-6になります。この-6を無効にするには、+ 6が必要ですが、Feが2つあるため、2で除算する必要があります。+ 6/2 = +3：
2X（金属原子価）+ 3（-2）= 0
Xを単純に解くと、酸化物中のFeの価数が得られます。しかし、Xが整数でない場合（他のほとんどすべての酸化物の場合のように）、Fe 2+とFe 3+の混合が存在します。
伝統的な命名法
接尾辞–icoは、Feの価数が+3の場合は接頭辞ferr-に、価数が2+の場合は–osoに付与されます。したがって、Fe 2 O 3は酸化鉄と呼ばれます。
用途
ナノ粒子
酸化鉄は共通して高い結晶化エネルギーを持っているため、非常に小さい結晶を作成できますが、表面積は大きくなります。
このため、特定の目的のために酸化物ナノ粒子（NP）を設計および合成するナノテクノロジーの分野で大きな関心を集めています。
-触媒として。
-体内の薬物または遺伝子の貯蔵庫として
-さまざまな種類の生体分子の感覚面の設計：タンパク質、糖、脂肪
-磁気データを保存する
顔料
一部の酸化物は非常に安定しているため、繊維を染色したり、任意の材料の表面に明るい色を付けたりするために使用されます。床のモザイクから。赤、黄、オレンジ（緑も含む）の塗料。セラミック、プラスチック、革、さらには建築作品。
参考文献
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