四氧化三铁，化学式Fe3O4。别名氧化铁黑、磁铁、吸铁石、偏铁酸亚铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。溶于酸，不溶于水、碱及乙醇、乙醚等有机溶剂，但天然的四氧化三铁不溶于酸，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。

中文名：四氧化三铁

外文名：ferroferric oxide

分子式：Fe3O4(FeO·Fe2O3)

分子量：231.54

密度：5.18g/cm3

熔点：1867.5K(1594.5℃)

别名：磁性氧化铁、磁铁、吸铁石

简介

理化性质(物理性质 化学性质 常见化学反应)

制取方法

用途

四氧化三铁磁性颗粒(反应原理 应用)

简介

四氧化三铁是铁的一种氧化物，其化学式为Fe3O4，相对分子质量为231.54。四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe2+和Fe3+，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中并不存在偏铁酸根离子FeO2。四氧化三铁，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，为反式尖晶石结构，即FeⅢ[FeⅢFeⅡ]O4。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。

理化性质

物理性质

晶状黑色固体，不溶于水，有磁性，固体具有优良的导电性。

化学性质

铁丝在纯氧里燃烧生成四氧化三铁；铁在空气里加热到500℃，铁跟空气里的氧气起反应也生成四氧化三铁（现象：火星四射，放热，生成黑色固体--四氧化三铁。实验室里做实验注意实验时要在瓶底铺一层细沙或水，原因是：防止溅落的熔化物炸裂瓶底！）；锻工砧子周围散落的蓝灰色碎屑主要是四氧化三铁；铁跟高温的水蒸汽发生置换反应生成四氧化三铁和氢气；天然磁铁矿的主要成分是四氧化三铁的晶体。四氧化三铁是一种重要的常见铁的化合物。在空气中稳定存在。

在Fe3O4里，铁显两种价态，一个亚铁离子显+2价，两个铁离子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO·Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。

常见化学反应

（1）在高温下，易氧化成氧化铁。4Fe3O4+O2=高温=6Fe2O3

（2）在高温下可与还原剂CO、Al,C等反应。3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe Fe3O4+4CO=高温=3Fe+4CO2

（3）在加热条件下可与还原剂氢气发生反应。Fe3O4+4H2=加热=3Fe+4H2O

（4）二氧化氮和灼热的铁粉反应生成四氧化三铁和氮气2NO2+3Fe=高温=Fe3O4+N2

（5）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 2O2+3Fe=点燃=Fe3O4

（6）水蒸气和炽热的铁反应生成四氧化三铁 4H2O+3Fe=高温=Fe3O4+4H2

（7）和酸反应 Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O

制取方法

(1）铁丝在氧气中燃烧 3Fe + 2O2 = 点燃 = Fe3O4

(2）细铁丝在空气中加热到500℃也会燃烧生成四氧化三铁：

(3）铁在高温下与水蒸气反应：3Fe + 4H2O （g）=高温= Fe3O4 + 4H2↑

(4) 通过FeCl2与FeCl3加氨水共沉淀制的

(5）反应现象：铁在氧气中剧烈燃烧（绕成螺旋状），火星四射，放出大量热，生成黑色固体（化学式3Fe+2O2=点燃=Fe3O4）

（6）FeO在空气中加热获得：3FeO+2O2=Fe3O4

用途

四氧化三铁是一种常用的磁性材料。

特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。

天然的磁铁矿是炼铁的原料。

用于制底漆和面漆。

它的硬度很大，可以作磨料。

四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。

我们还可以通过某些化学反应，比如使用亚硝酸钠等等，使钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁，用来防止或减慢钢铁的锈蚀，例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑。俗称“烤蓝”。

四氧化三铁磁性颗粒

四氧化三铁具有铁磁性，如果形成颗粒半径在纳米级别，称为四氧化三铁磁性颗粒。

反应原理

有如下几种原理：

1.共沉淀法 利用Fe（II）和Fe（III）水解时发生的共沉淀产生Fe3O4颗粒。具体有两种方法：Massart法和滴定水解法。前者是将2:1的Fe（III）和Fe（II）溶液迅速加入强碱中，后者是将其逐滴加入弱碱至ph=9。此法得到的颗粒形状均匀且大多数为球形。

2.微乳液法 原理是分别有Fe（II）和（III）的两相（可以是水、有机溶剂）经由连续相反应。连续相通常是由表面活性剂、油和水组成的体系。采用微乳液法制备纳米Fe3O4反应空间仅限于乳液滴内部，可有效避免颗粒之间发生团聚，得到的纳米粉体粒径分布窄，形态规则，分散性能好，且大多数为球形。

3. 超声沉淀法 超声波对化学反应起作用的主要原因在于其产生的“超声波汽化泡”形成局部的高温高压环境和具有强烈冲击力的微射流。超声波与传统搅拌技术相比，更容易实现介质均匀混合、提高反应速度、促进新相的形成，还可以起到剪切作用，有利于微小颗粒的形成。

应用

在当代电气化和信息化社会中，磁性材料的应用非常广泛。四氧化三铁磁性材料作为一种多功能磁性材料，在肿瘤的治疗、微波吸收材料、催化剂载体、细胞分离、磁记录材料、磁流体、医药等领域均已有广泛的应用，这种材料很有发展前景。