SẮT 3 OXIT

SẮT 3 OXIT
-

Sắt 3 oxit là hợp chất vô cơ có công thức là Fe2O3. Được tìm thấy ở khoáng
sản magnetit và hematit (Hematit đỏ chứa sắt 3 oxit khan, hematit nâu
chứa sắt 3 oxit ngậm n nước)

Cấu tạo: Thuộc kiểu mạng tinh thể rhombohedral
Các trạng thái khác nhau của sắt 3 oxit:
-

-

Trạng thái α: là trạng thái phổ biến nhất, được tìm thấy trong các quặng
hematit.Ở nhiệt độ dưới 260K nó là một chất phản sắt từ,ở nhiệt độ gi ữa
260K và 950K nó là một chất từ yếu.
Trạng thái β: Tinh thể dạng cubic mặt trung tâm,bền chắc,ở nhiệt độ trên
500 độ C chuyển hóa về dạng α.Xuất hiện trong quặng hematite.
Trạng thái γ: Tinh thể dạng cubic,bền,chuyển hóa về dạng α ở nhiệt độ
cao.Xuất hiện trong quặng Magnetit.

TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
-

Là chất rắn màu nâu đỏ,nâu cháy đen hoặc đỏ calcotone, không mùi
Khối lượng phân tử: 159,69g/mol
Tỉ trọng: 5,242g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy : 1566 độ C (1838K)
Hệ số giản nỡ nhiệt: 12,5.10-6 / độ C
Không tan trong nước
Entapy: -825,5 KJ/mol

TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
-

-

Tan mạnh trong môi trường axit như HCl H2SO4:
+ Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O
+ Fe2O3 + 3H2SO4  Fe2(SO4)3 +3 H2O
Tác dụng với chất khử mạnh:
4000C
+3Fe2O3 +CO  2 Fe3O4 +CO2
500-6000C
+ Fe3O4 + CO  3FeO +CO2
700-8000C
+ FeO + CO  Fe +CO2
to cao


+ Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3ĐIỀU CHẾ:
Trong phòng thí nghiệm: Người ta sử dụng phương pháp điện phân dung dịch
NaHCO3 với cực dương là sắt và 1 điện cực trơ.

-

+ 4 Fe + 3 O2 + 2 H2O → 4 FeO (OH)
+ 2 FeO (OH) → Fe2O3 + H2O
Một số cách điều chế khác:
+Nhiệt phân sắt 3 hidroxit ở nhiệt độ trên 2000C
2Fe(OH)3 → Fe2O3 +3H2O

+ Cho sắt tác dụng với oxy ở nhiệt độ cao:
4 Fe + 3O2 → 2Fe2O3

ỨNG DỤNG:
1/ Công nghiệp sắt thép:
-

Là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp sắt thép, hợp kim:
+ Thép niken-crom: rất cứng dùng làm vỏ xe bọc thép
+ Thép không gỉ: làm dụng cụ y tế,nhà bếp
+Thép W-Mo-Cr rất cứng dù ở nhiệt độ cao: dùng làm l ưỡi dao cắt gọt kim

loại,..
+Hỗn hợp tecmit Al-Fe 2O3: hỗn hợp tạo nhiệt độ cao khi phản ứng
(khoảng 3500 độ C), được dùng để hàn các mối nối trên đường ray xe lửa, bánh
xe điện,…

2/ Kim hoàn:
-

-

Sắt 3 oxit được biết đến như một loại bột dùng để đánh bóng trang sức
và ống kính, được tẩm vào vải hoặc vào một thanh rắn ( có thêm sáp hoặc
mỡ để kết dính) rồi đánh bóng lên bề mặt kim loại như vàng bạc.Trong
lịch sử, sắt 3 oxit cũng từng được dùng để làm mỹ phẩm như: phấn hồng,
son môi.
3/ Mài:
Sắt 3 oxit là một chất được sử dụng nhằm hỗ trợ trong gia công mài, nó
giúp các lưỡi dao cạo trở nên sắt bén hơn.

4/ Màu:


-

Sắt 3 oxit được sử dụng như một thuốc nhuộm, được biết đến dưới tên :
Brown 6, Brown 7, đỏ calcotone, đỏ 101,…Được FDA ( Food and Drug
Administration) cho phép sử dụng trong mỹ phẩm.

5/ Ứng dụng trong y sinh:
-

Các hạt sắt 3 oxit nano không độc hại,là những chất hoạt động bề mặt,
thuận từ và được sử dụng rộng rãi trong y khoa. Các hạt nano này được
dùng như một chất phản quang trong chụp ảnh cộng hưởng từ.Được
dùng để đánh dấu các mô tế bào ung thư, kiểm soát sự vận chuy ển của
dược phẩm trong cơ thể bằng hiệu ứng từ sau đó điều trị ung thư bằng
phương pháp nhiệt( sau khi mô ung thư được đánh dấu bởi các hạt s ắt 3
oxit nano,người ta tiến hành tăng nhiệt độ bằng ứng dụng của từ trường
AC)

Dẫn truyền thuốc
Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế
bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc. Chính vì thế việc dùng
các hạt từ tính như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông
thường dùng điều trị các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm
1970,những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính.
Hạt nanô từ tính có tính tương hợp sinh học được gắn kết với thuốc điều trị.
Lúc này hạt nanô có tác dụng như một hạt mang. Khi các hạt đi vào mạch máu,

người ta dùng một gradient từ trường ngoài rất mạnh để tập trung các hạt vào
một vị trí nào đó trên cơ thể.
Quá trình vật lý diễn ra trong việc dẫn truyền thuốc cũng tương tự như trong
phân tách tế bào. Gradient từ trường có tác dụng tập trung hệ thuốc/hạt. Hiệu
quả của việc dẫn truyền thuốc phụ thuộc vào cường độ từ trường, gradient từ
trường, thể tích và tính chất từ của hạt nanô.
Các hạt nanô từ tính thường dùng là ô-xít sắt (magnetite Fe3O4, maghemite αFe2O3) bao phủ xung quanh bởi một hợp chất cao phân tử có tính tương hợp
sinh học như PVA, detran hoặc silica. Chất bao phủ có tác dụng chức năng hóa
bề mặt để có thể liên kết với các phân tử khác như nhóm chức carboxyl, biotin,
avidin, carbodiimide,…,việc dẫn truyền thuốc có hiệu quả hơn rất nhiều.

6/ Bể cá:


-

Sắt 3 oxit ở dạng hạt được dùng để cho vào bể cá hoặc bể san hô.Những
hạt này đóng vai trò lôi kéo các hạt phốt phát trong nước nhằm kiểm soát
sự phát triển của nhiều loại tảo.

7/ Men gốm sứ:
-

-

-

-

Các hợp chất của sắt là chất tạo màu trong ngành gốm sứ, màu có th ể phụ

thuộc vào môi trường của men, nhiệt độ nung,…
Trong môi trường nung oxi hóa, nhiệt độ từ 700-9000C, Fe2O3 cho màu
men từ hổ phách đến vàng nếu hàm lượng là 4%, màu da rám nắng nếu
hàm lượng là 6% và màu nâu nếu cao hơn 6%.
Màu đỏ của oxit sắt 3 có thể biến đổi trên một khoảng rộng trong khoảng
nhiệt độ 10500C. Nếu nung thấp thì có màu cam sáng. Nhiệt độ tăng màu
sẽ chuyển sang đỏ sáng rồi đỏ sậm và cuối cùng là nâu.
Trong men canxia, Fe2O3 có khuynh hướng cho màu vàng. Trong men
kiềm cho màu từ vàng rơm (straw yellow) đến vàng nâu (yellow brown).
Men chì nung thấp, men kali và natri có màu đỏ khi thêm Fe2O3.
Ngoài chức năng tạo màu, thêm Fe2O3 vào men giúp giảm rạn men (n ếu
hàm lượng sử dụng dưới 2%).

+ Màu nâu: 20% hỗn hợp (Fe2O3.Cr2O3) + 80% trợ chảy (PbO.0,5SiO2)
+ Màu đỏ vang: (17-20)% Fe2O3 + (83-80)% trợ chảy (PbO.0,5SiO2)
+ Màu cam: 18% hỗn hợp (Fe2O3.Al2O3) + 82% trợ chảy (PbO.0,78SiO2.0,24B2O3)

8/ Ứng dụng hạt nanô từ tính trong tự nhiên
Đến năm 1975 người ta mới phát hiện ra vi khuẩn có từ tính, hiện nay chúng là
đối tượng nghiên cứu nhiều nhất của các hệ sinh học có từ tính. Vi khuẩn từ
tính có khả năng tạo ra các hạt nanô tinh thể có từ tính có kích th ước từ 50 –
100 nm (hình 3). Các hạt nanô nằm bên trong tế bào và thường dính vào màng
của các không bào tạo nên một cấu trúc gọi là magnetosome. Các h ạt nanô từ
tính tổng hợp tự nhiên thường là magnetite Fe3O4 và greigite Fe3S4. Các vi khuẩn
có từ tính có thể là khuẩn cầu, khuẩn phẩy, hoặc khuẩn xoắn . Chuỗi các hạt
nanô từ tính có vai trò như chiếc la bàn giúp cho vi khuẩn định hướng trong từ
trường của trái đất để tìm các vùng ưa khí (aerophilic) nằm trên biên giữa
bùn/nước trong tự nhiên.