四氧化三铁
混合价态铁氧化物
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历史版本
四氧化三铁（英文名：Triiron tetraoxide），别名铁黑、磁性氧化铁，化学式Fe₃O₄，是氧化铁（Fe₂O₃）和氧化亚铁（FeO）的加成物，Fe₃O₄中的铁离子1/3是Fe²⁺，2/3是Fe³⁺。四氧化三铁常态为黑色立方系结晶或无定形粉末，其熔点为1594 ℃，此温度下会分解，密度5.17 g/cm³，不溶于水和有机溶剂，有强磁性，遮盖力和着色力强。天然磁铁矿中的四氧化三铁性质稳定，有良好的耐碱性，溶于浓酸、热强酸。Fe₃O₄的制备方法有共沉淀法、水热溶剂法、微乳液法等，在环境、生物医学、能源和材料等多个领域均有应用。[2][5][1][3][6][7][8][9][10]
发现历史
天然磁石的主要成分是四氧化三铁，公元前6-7世纪，中西方都各自发现了天然磁石吸铁现象，中国人由此发明了司南、指南针并应用于航海，影响了人类文明的发展。人类最早对四氧化三铁的理解开始于19世纪早期，化学分析表明这种磁性材料的分子组成为Fe₃O₄。最早布拉格（Bragg）称四氧化三铁具有立方尖晶石结构，后来韦尔维（Verwey）和布尔（Boer）经过分析，认为四氧化三铁有反尖晶石结构。1948年，尼尔（Neel）推进了亚铁磁性理论。1984年，Yanase和Siratori通过能带结构计算研究，发现具有立方尖晶石结构的四氧化三铁是稀少的具有多数自旋方向带隙的半金属铁磁体。2002年，Mortonx通过自旋极化光发射谱法测量了四氧化三铁的自旋极化率为-40%，四氧化三铁的电运输特性被人们广泛研究。[11][12][13]