산화 철(III)

3. 수화 산화 철(III)

알칼리를 가용성 Fe(III) 염 용액에 첨가하면 적갈색 젤라틴 침전물이 형성된다. 이것은 가 아니라 (또는 )이다.

Fe(III)의 수화 산화물은 여러 형태로 존재한다. 붉은색 레피도크로사이트(γ-)는 러스트클의 외부에 존재하며, 오렌지색 괴테나이트(α-)는 러스트클 내부에 존재한다.^[16] ·H₂O를 가열하면 수화수를 잃는다. 에서 추가로 가열하면 가 검은색 ()로 변환되는데, 이는 자철석 광물로 알려져 있다.^[16]

는 산에 용해되어 를 생성한다. 농축된 수성 알칼리에서 는 를 생성한다.^[16]

4. 반응

탄소 열환원 반응은 강철 제조에 사용되는 철을 생성하는 데 가장 중요하다.^[17]

:Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

알루미늄과의 매우 발열적인 테르밋 반응은 또 다른 산화 환원 반응이다.^[17]

:2 Al + Fe₂O₃ → 2 Fe + Al₂O₃

이 과정은 세라믹 용기를 사용하여 녹은 철을 레일의 두 부분 사이에 흘려보냄으로써 기차 레일과 같은 두꺼운 금속을 용접하는 데 사용된다. 테르밋은 무기 및 소규모 주철 조각품과 도구를 만드는 데도 사용된다.

약 400°C에서 수소로 부분적으로 환원하면 Fe(III)와 Fe(II)를 모두 포함하는 검은색 자성 물질인 자철석이 생성된다.^[18]

:3Fe₂O₃ + H₂ → 2Fe₃O₄ + H₂O

산화 철(III)은 물에는 녹지 않지만 염산과 황산과 같은 강산에는 쉽게 녹는다. 또한 EDTA와 옥살산과 같은 킬레이트제의 용액에도 잘 녹는다.

산화 철(III)을 다른 금속 산화물 또는 탄산염과 함께 가열하면 페라이트 (페라이트(III))로 알려진 물질이 생성된다.^[18]

:ZnO + Fe₂O₃ → Zn(FeO₂)₂

5. 제조

과거에는 황산철(녹반)을 가열하여 제조했으나, 최근에는 철강, 도금 산업 폐액에서 얻은 황산철을 원료로 사용한다. 제조 방법에 따라 적색, 황색, 갈색, 자색, 흑색 등 다양한 색을 띠는데, 이는 입자 크기, 혼입물의 종류, 결정 격자의 완전성 등에 따른 것이다.^[18][19]

산화 철(III)은 철의 산화 생성물이다. 실험실에서는 탄산수소 나트륨 수용액을 철 양극으로 전기분해하여 제조할 수 있다.

: 4 Fe + 3 O₂ + 2 H₂O → 4 FeO(OH)

생성된 수화 산화 철(III)은 FeO(OH)로 표기하며, 약 200°C에서 탈수된다.^[18][19]

: 2 FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O

6. 용도

산화 철(III)은 벵갈라라는 적색 안료, 유리, 귀금속, 다이아몬드의 연마재로 공업적으로 사용된다.^[46] 또한, 순도가 높은 것은 반도체로 사용되고, 마그넷, 자기 테이프의 원료로도 쓰인다.^[46]

6. 1. 철강 산업

6. 2. 보석 및 렌즈 세공

6. 3. 안료 및 색소

6. 4. 자기 기록

6. 5. 광촉매 작용

6. 6. 제약 및 의료

참조

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