Dans le monde d'aujourd'hui, Tétroxyde de trifer est un sujet qui suscite un grand intérêt et un grand débat dans la société. Depuis des temps immémoriaux, Tétroxyde de trifer est une source de fascination et d’étude pour différentes disciplines et secteurs. Que ce soit par ses implications dans la vie quotidienne, son impact sur le développement technologique ou son influence sur la culture et les arts, Tétroxyde de trifer a profondément marqué l'histoire de l'humanité. Dans cet article, nous explorerons différents aspects liés à Tétroxyde de trifer, depuis ses origines jusqu'à sa pertinence dans le monde d'aujourd'hui, dans le but d'offrir une vision large et enrichissante de ce sujet transcendantal.
Tétroxyde de trifer | |
Cristaux de magnétite, forme cristalline de l'oxyde de fer(II,III) |
|
Identification | |
---|---|
No CAS | |
No ECHA | 100.013.889 |
No CE | 215-277-5 |
PubChem | 16211978 |
SMILES | |
InChI | |
Apparence | poudre noire |
Propriétés chimiques | |
Formule | Fe3O4 [Isomères] |
Masse molaire | 231,533 ± 0,007 g/mol Fe 72,36 %, O 27,64 %, |
Propriétés physiques | |
T° fusion | 1 597 °C |
Masse volumique | 5,17 g·cm-3 |
Précautions | |
SGH | |
État pulvérulent :H315, H319, H335, P261, P305, P338 et P351 |
|
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
modifier |
Le tétroxyde de trifer, ou oxyde de fer(II,III), est un composé chimique de formule Fe3O4. C'est un oxyde de fer présent dans le milieu naturel sous forme de magnétite, un minéral noir cristallisé ; au laboratoire, il se présente généralement sous forme d'une poudre noire. Il contient à la fois des cations fer(II), Fe2+, et fer(III), Fe3+, et sa formule est parfois écrite FeO·Fe2O3. Il présente un magnétisme permanent, de nature ferrimagnétique (et non pas ferromagnétique comme cela peut parfois être écrit). Sa principale utilisation est celle de pigment noir, produit de façon industrielle plutôt qu'extrait du minerai car la taille et la forme des particules peuvent être contrôlées par la méthode de production.
Fe3O4 a une structure spinelle inverse dans laquelle les cations ferreux Fe2+ occupent la moitié des sites à coordination octaédrique tandis que les cations ferriques Fe3+ sont répartis sur les sites à coordination octaédrique restants ainsi que sur les sites à coordination tétraédrique.
Les sous-réseaux d'oxyde de fer(II) FeO et d'oxyde de fer(III) Fe2O3 partagent le même sous-réseau cubique à faces centrées d'anions O2−, ce qui explique la facilité avec laquelle les atomes de fer peuvent changer d'état d'oxydation, dans la mesure où cela n'affecte globalement pas la structure générale du matériau.
Le ferrimagnétisme de l'oxyde de fer(II,III) résulte du couplage du spin des électrons d'une part des ions ferreux Fe2+ et ferriques Fe3+ occupant les sites octaédriques et d'autre part des ions ferriques occupant les sites tétraédriques : bien que ces deux couplages soient antiparallèles, ils ne s'annulent pas et le champ magnétique résultant est permanent.
La température de Curie de Fe3O4 est de 585 °C.
Il existe une transition de phase à 120 K, appelée transition de Verwey, qui se manifeste par une discontinuité dans les propriétés structurelles, magnétiques et électriques de l'oxyde de fer(II,III). Cet effet a été étudié intensément et a fait l'objet de nombreuses théories pour tenter d'en rendre compte, mais demeure à ce jour encore relativement mal compris.
Fe3O4 est un conducteur électrique à la conductivité un million de fois plus élevée que celle de Fe2O3, ce qui est attribué aux échanges d'électrons entre centres ferreux et ferriques.
L'oxyde de fer(II,III) comme pigment, appelé magnétite synthétique, peut être produit à l'aide de procédés industriels réutilisant des déchets industriels, de la ferraille ou des solutions de sels de fer résultant notamment du décapage acide des aciers :
Il est possible de produire des nanoparticules d'oxyde de fer(II,III) en mélangeant par exemple des sels ferreux et ferriques avec un alcali pour donner un précipité colloïdal de Fe3O4. Les conditions opératoires sont déterminantes pour la taille des particules obtenues.
La réduction des minerais de magnétite Fe3O4 par le monoxyde de carbone intervient dans la production des aciers :
L'oxydation contrôlée de Fe3O4 permet de produire un pigment brun, la maghémite γ-Fe2O3 :
Si l'on pousse jusqu'à la calcination, Fe3O4 donne à l'air libre un pigment rouge, l'hématite α-Fe2O3 :