Eisen-III-Oxid ist eine Verbindung, die durch die chemische Verbindung von Eisen und Sauerstoff entsteht. Es wird allgemein als Rost bezeichnet und hat eine rotbraune Farbe.
| IUPAC-Name | Eisen(III)-oxid |
| Molekularformel | Fe2O3 |
| CAS-Nummer | 1309-37-1 |
| Synonyme | Eisenoxid, Hämatit, Eisensesquioxid, Rost |
| InChI | InChI=1S/2Fe.3O |
Eigenschaften von Eisen-III-Oxid
Eisen-III-Oxid-Formel
Die Formel für Eisen-III-Oxid lautet Fe2O3. Das bedeutet, dass jedes Fe2O3-Molekül zwei Eisenatome und drei Sauerstoffatome enthält. Diese chemische Formel gibt das Verhältnis der Elemente in der Verbindung an.
Molmasse von Eisen-III-Oxid
Die Molmasse von Fe2O3 kann durch Addition der Atommassen seiner Bestandteile berechnet werden. Eisen hat eine Atommasse von 55,845 g/mol und Sauerstoff hat eine Atommasse von 16,00 g/mol. Die Molmasse von Fe2O3 beträgt also etwa 159,69 g/mol.
Siedepunkt von Eisen-III-oxid
Fe2O3 hat keinen eindeutigen Siedepunkt, da es sich beim Erhitzen zersetzt. Allerdings beginnt es sich bei etwa 1.565 °C (2.849 °F) zu zersetzen. Bei hohen Temperaturen zerfällt Fe2O3 in Eisen und Sauerstoff.
Schmelzpunkt von Eisen-III-Oxid
Fe2O3 hat einen relativ hohen Schmelzpunkt. Es schmilzt bei etwa 1.565 °C (2.849 °F). Diese Temperatur ist höher als der Schmelzpunkt von metallischem Eisen, der etwa 1.538 °C (2.800 °F) beträgt. Durch Erhitzen schmilzt Fe2O3 und geht in einen flüssigen Zustand über.
Dichte von Eisen-III-Oxid g/ml
Die Dichte von Fe2O3 beträgt etwa 5,24 g/ml. Es handelt sich um eine feste Verbindung mit einer relativ hohen Dichte, was darauf hindeutet, dass sie schwerer ist als ein gleiches Volumen Wasser. Die Dichte eines Stoffes ist ein Maß für seine Masse pro Volumeneinheit.
Molekulargewicht von Eisen-III-Oxid
Das Molekulargewicht von Fe2O3 wird durch Addition der Atomgewichte seiner Atombestandteile berechnet. Da Fe2O3 zwei Eisenatome und drei Sauerstoffatome enthält, kann das Molekulargewicht zu (2 x 55,845 g/mol) + (3 x 16,00 g/mol) = 159,69 g/mol berechnet werden.
Struktur von Eisen-III-Oxid
Fe2O3 hat eine Kristallgitterstruktur. Es bildet ein Netzwerk aus Eisen- und Sauerstoffatomen, die durch starke Ionenbindungen verbunden sind. Durch die Anordnung der Atome im Gitter entstehen dessen physikalische Eigenschaften wie Härte und Sprödigkeit.
Löslichkeit von Eisen-III-oxid
Fe2O3 ist in Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich. Bei Kontakt mit diesen Substanzen löst es sich nicht leicht auf oder dissoziiert in Ionen. Allerdings kann es mit starken Säuren unter Bildung von Eisensalzen und Wasser reagieren. Die Löslichkeit von Fe2O3 ist in verschiedenen Lösungsmitteln begrenzt.
| Aussehen | Rotbrauner Feststoff |
| Spezifisches Gewicht | 5,24 g/ml |
| Farbe | rötlich-braun |
| Geruch | Geruchlos |
| Molmasse | 159,69 g/Mol |
| Dichte | 5,24 g/ml |
| Fusionspunkt | 1.565 °C (2.849 °F) |
| Siedepunkt | Zersetzt |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Unlöslich |
| Löslichkeit | Unlöslich in Wasser und den meisten anderen Lösungsmitteln |
| Dampfdruck | Unzutreffend |
| Wasserdampfdichte | Unzutreffend |
| pKa | Unzutreffend |
| pH-Wert | Neutral |
Sicherheit und Gefahren von Eisen-III-Oxid
Unter normalen Bedingungen stellt Fe2O3 keine nennenswerten Gesundheitsrisiken dar. Es ist jedoch wichtig, vorsichtig damit umzugehen. Das Einatmen feiner Fe2O3-Partikel sollte vermieden werden, da dies zu Reizungen der Atemwege führen kann. Direkter Kontakt mit Augen oder Haut kann zu leichten Reizungen führen. Bei der Arbeit mit Fe2O3 ist es ratsam, geeignete persönliche Schutzausrüstung, einschließlich Handschuhe und Schutzbrille, zu tragen, um mögliche Reizungen der Haut oder Augen zu vermeiden. Bei versehentlicher Einnahme oder längerer Exposition wird empfohlen, einen Arzt aufzusuchen. Es ist außerdem wichtig, die richtigen Lagerungs- und Entsorgungsrichtlinien zu befolgen, um eine Kontamination der Umwelt zu vermeiden.
| Gefahrensymbole | Keiner |
| Sicherheitsbeschreibung | – Einatmen von Staubpartikeln vermeiden. \n- Geeignete Schutzausrüstung tragen. \n- Vorsichtig handhaben |
| UN-Identifikationsnummern | Unzutreffend |
| HS-Code | 2821.10.00 |
| Gefahrenklasse | Nicht klassifiziert |
| Verpackungsgruppe | Unzutreffend |
| Toxizität | Bei sachgemäßer Handhabung geringe Toxizität für den Menschen |
Methoden zur Synthese von Eisen-III-Oxid
Es gibt verschiedene Methoden zur Synthese von Fe2O3. Ein üblicher Ansatz besteht darin, Eisen in Gegenwart von Sauerstoff zu oxidieren. Eisen kann mit Luftsauerstoff, insbesondere in Gegenwart von Feuchtigkeit, reagieren und eine Fe2O3-Schicht bilden, die allgemein als Rost bezeichnet wird. Dieser Prozess findet im Laufe der Zeit auf freiliegenden Eisenoberflächen auf natürliche Weise statt.
Eine andere Methode beinhaltet die thermische Zersetzung von Eisen(III)-hydroxid oder Eisen(III)-nitrat. Beim Erhitzen von Eisen(III)-hydroxid werden Wasser und Sauerstoff freigesetzt, wodurch Fe2O3 entsteht. Ebenso führt das Erhitzen von Eisen(III)-nitrat zur Zersetzung der Verbindung, wobei Fe2O3 sowie Stickstoffdioxid und Sauerstoff als Nebenprodukte entstehen.
Fällungsreaktionen können zur Synthese von Fe2O3 genutzt werden. Bei dieser Methode werden Eisensalze wie Eisen(II)-sulfat oder Eisen(III)-chlorid mit einer alkalischen Lösung wie Natriumhydroxid oder Ammoniumhydroxid gemischt. Weiteres Erhitzen oder Oxidation des Niederschlags, Eisen-III-Hydroxid, ergibt Fe2O3.
Verschiedene Techniken wie Sol-Gel-Methoden, hydrothermale Synthese und Kopräzipitationstechniken ermöglichen die Synthese von Fe2O3-Nanopartikeln. Bei diesen Methoden handelt es sich häufig um eine kontrollierte Ausfällung oder Bildung von Nanopartikeln aus Eisenvorläufern in Gegenwart geeigneter Stabilisierungsmittel oder Tenside.
Es ist wichtig zu beachten, dass die gewählte spezifische Synthesemethode von den gewünschten Eigenschaften und der Anwendung des Fe2O3-Produkts abhängt. Jede Methode hat ihre Vorteile und Überlegungen hinsichtlich Kosten, Skalierbarkeit, Reinheit und Kontrolle der Partikelgröße.
Verwendung von Eisen-III-Oxid
Fe2O3 findet aufgrund seiner besonderen Eigenschaften viele Anwendungen. Zu den häufigsten Verwendungszwecken gehören:
- Pigment: Farben, Beschichtungen und Farbstoffe verwenden häufig Fe2O3 als Pigment und verleihen verschiedenen Materialien einen gewünschten rotbraunen Farbton.
- Poliermittel: Bei der Metallveredelung wird Fe2O3 als Poliermittel verwendet, um Metalloberflächen zu glätten und ihr Aussehen zu verbessern.
- Katalysator: Fe2O3 fungiert als Katalysator bei chemischen Reaktionen wie der Ammoniakproduktion oder der Wasser-Gas-Umwandlungsreaktion.
- Magnetisches Material: Hersteller verwenden Fe2O3 aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften bei der Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmedien wie Bänder und Platten.
- Chemisches Reagenz: In verschiedenen Laborexperimenten wird Fe2O3 als chemisches Reagenz verwendet, insbesondere bei Redoxreaktionen und der Synthese anderer Verbindungen.
- Photokatalyse: Photokatalytische Anwendungen wie die Abwasserbehandlung und die Umwandlung von Solarenergie zeigen das Potenzial von Fe2O3-Nanopartikeln.
- Keramikpigment: In der Keramikindustrie dient Fe2O3 als Pigment für Glasuren und verleiht Keramikprodukten Farbe und Optik.
- Betonzusatzstoff: Fe2O3 ist ein Betonzusatzstoff, der die Festigkeit, Haltbarkeit und das ästhetische Erscheinungsbild von Betonkonstruktionen verbessert.
- Elektrodenmaterial: Einige Batterietypen, wie z. B. Lithium-Ionen-Batterien, verwenden Fe2O3 als Elektrodenmaterial.
- Pharmazeutische Anwendungen: Forscher erforschen Fe2O3-Nanopartikel in Arzneimittelabgabesystemen und Bildgebungsanwendungen in der Medizin.
Dies sind nur einige Beispiele für die verschiedenen Anwendungen von Fe2O3, die seine Vielseitigkeit in verschiedenen Branchen demonstrieren.
Fragen:
F: Wie lautet die Formel für Eisen(III)-oxid?
A: Die Formel für Eisen(III)-oxid lautet Fe2O3.
F: Wie viele Mol Eisen sind in 4 Mol Eisen(III)-oxid enthalten?
A: In 4 Mol Fe2O3 sind 8 Mol Eisen enthalten.
F: Welche O2-Masse wird benötigt, um Eisen zu Eisen(III)-oxid zu oxidieren?
A: Um Eisen zu Fe2O3 zu oxidieren, werden für 4 Mol Eisen 3 Mol O2 benötigt.
F: Wie viele Atome enthält Eisen(III)-oxid?
A: In einem Fe2O3-Molekül gibt es 5 Atome.
F: Wie groß ist die Eisenmasse in 35,0 g Rost (Eisenoxid oder Eisen(III)-oxid)?
A: Die Eisenmasse in 35,0 g Rost (Fe2O3) beträgt etwa 23,3 g.
F: Warum entsteht Rost als Eisen(III)-Oxid und nicht als Eisen(II)-Oxid?
A: Rost entsteht als Fe2O3, weil Eisen(II)-oxid leicht mit Luftsauerstoff reagiert und weiter zu Fe2O3 oxidiert.
F: Welchen pH-Wert würden Sie für Eisen(III)-oxid erwarten?
A: Fe2O3 ist nicht wasserlöslich und weder sauer noch basisch, sodass es keinen signifikanten Einfluss auf den pH-Wert hat.
F: Wie groß ist die Dichte von Eisen(III)-oxid?
A: Die Dichte von Fe2O3 beträgt etwa 5,24 g/ml.
F: Wie viele Atome enthält ein Eisenoxidmolekül (Fe2O3)?
A: Ein Eisenoxidmolekül (Fe2O3) besteht aus 5 Atomen.
F: Was ist Fe2O3?
A: Fe2O3 ist die chemische Formel für Eisen(III)-oxid, auch bekannt als Rost.
F: Wie viele Moleküle sind in 79 g Fe2O3 enthalten?
A: In 79 g Fe2O3 sind etwa 4,08 x 10^23 Moleküle enthalten.
F: Wie lässt sich Fe2O3 + C = Fe + CO2 ausgleichen?
A: Die ausgeglichene Gleichung lautet 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2.
F: Welches Element wird bei dieser Reaktion oxidiert? Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
A: Kohlenstoff (C) wird bei dieser Reaktion oxidiert.
F: Ist Fe2O3 ionisch oder kovalent?
A: Fe2O3 ist eine ionische Verbindung.
F: Welche Substanz ist das Oxidationsmittel bei dieser Reaktion? Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
A: Fe2O3 ist das Oxidationsmittel in dieser Reaktion.
F: Wie heißt Fe2O3?
A: Der Name Fe2O3 ist Eisenoxid oder Rost.