L’ossido di ferro III è un composto formato dalla combinazione chimica di ferro e ossigeno. Viene comunemente chiamata ruggine ed ha un colore bruno-rossastro.
| Nome IUPAC | Ossido di ferro (III). |
| Formula molecolare | Fe2O3 |
| numero CAS | 1309-37-1 |
| Sinonimi | Ossido ferrico, Ematite, Sesquiossido di ferro, Ruggine |
| InChI | InChI=1S/2Fe.3O |
Proprietà dell’ossido di ferro III
Formula di ossido di ferro III
La formula dell’ossido di ferro III è Fe2O3. Ciò significa che ciascuna molecola di Fe2O3 contiene due atomi di ferro e tre atomi di ossigeno. Questa formula chimica rappresenta il rapporto degli elementi nel composto.
Massa molare dell’ossido di ferro III
La massa molare di Fe2O3 può essere calcolata sommando le masse atomiche dei suoi elementi costitutivi. Il ferro ha una massa atomica di 55,845 g/mol e l’ossigeno ha una massa atomica di 16,00 g/mol. Quindi la massa molare di Fe2O3 è circa 159,69 g/mol.
Punto di ebollizione dell’ossido di ferro III
Fe2O3 non ha un punto di ebollizione distinto perché subisce la decomposizione durante il riscaldamento. Tuttavia, inizia a decomporsi intorno ai 1.565 °C (2.849 °F). Ad alte temperature, Fe2O3 si decompone in ferro e ossigeno.
Punto di fusione dell’ossido di ferro III
Fe2O3 ha un punto di fusione relativamente alto. Si scioglie a circa 1.565°C (2.849°F). Questa temperatura è superiore al punto di fusione del ferro metallico, che è di circa 1.538°C (2.800°F). Il riscaldamento di Fe2O3 lo fa sciogliere e si trasforma in uno stato liquido.
Densità dell’ossido di ferro III g/mL
La densità di Fe2O3 è di circa 5,24 g/mL. È un composto solido con una densità relativamente elevata, il che indica che è più pesante di un uguale volume d’acqua. La densità di una sostanza è una misura della sua massa per unità di volume.
Peso molecolare dell’ossido di ferro III
Il peso molecolare di Fe2O3 viene calcolato sommando i pesi atomici dei suoi atomi costituenti. Poiché Fe2O3 contiene due atomi di ferro e tre atomi di ossigeno, il peso molecolare può essere calcolato come (2 x 55,845 g/mol) + (3 x 16,00 g/mol) = 159,69 g/mol.
Struttura dell’ossido di ferro III
Fe2O3 ha una struttura reticolare cristallina. Forma una rete di atomi di ferro e ossigeno legati da forti legami ionici. La disposizione degli atomi nel reticolo dà origine alle sue proprietà fisiche, come durezza e fragilità.
Solubilità dell’ossido di ferro III
Fe2O3 è insolubile in acqua e nella maggior parte dei solventi organici. Non si dissolve o si dissocia facilmente in ioni al contatto con queste sostanze. Tuttavia, può reagire con acidi forti per formare sali di ferro e acqua. La solubilità di Fe2O3 è limitata in vari solventi.
| Aspetto | Solido bruno-rossastro |
| Peso specifico | 5,24 g/ml |
| Colore | Marrone rossastro |
| Odore | Inodore |
| Massa molare | 159,69 g/mole |
| Densità | 5,24 g/ml |
| Punto di fusione | 1.565°C (2.849°F) |
| Punto di ebollizione | Decomposto |
| Punto flash | Non applicabile |
| solubilità in acqua | Insolubile |
| Solubilità | Insolubile in acqua e nella maggior parte degli altri solventi |
| Pressione del vapore | Non applicabile |
| Densità del vapore | Non applicabile |
| pKa | Non applicabile |
| pH | Neutro |
Sicurezza e pericoli dell’ossido di ferro III
Fe2O3 non presenta rischi significativi per la salute in condizioni normali. Tuttavia è fondamentale maneggiarlo con cura. L’inalazione di particelle fini di Fe2O3 dovrebbe essere evitata poiché potrebbe irritare il sistema respiratorio. Il contatto diretto con gli occhi o la pelle può provocare una leggera irritazione. Quando si lavora con Fe2O3 si consiglia di indossare adeguati dispositivi di protezione individuale, inclusi guanti e occhiali di sicurezza, per evitare potenziali irritazioni alla pelle o agli occhi. In caso di ingestione accidentale o esposizione prolungata si consiglia di consultare un medico. È inoltre importante seguire le linee guida corrette per lo stoccaggio e lo smaltimento per evitare la contaminazione ambientale.
| Simboli di pericolo | Nessuno |
| Descrizione della sicurezza | – Evitare l’inalazione di particelle di polvere \n- Indossare dispositivi di protezione adeguati \n- Maneggiare con cura |
| Numeri di identificazione delle Nazioni Unite | Non applicabile |
| Codice SA | 2821.10.00 |
| Classe di pericolo | Non classificato |
| Gruppo di imballaggio | Non applicabile |
| Tossicità | Bassa tossicità per l’uomo se maneggiato correttamente |
Metodi per la sintesi dell’ossido di ferro III
Esistono diversi metodi per sintetizzare Fe2O3. Un approccio comune è ossidare il ferro in presenza di ossigeno. Il ferro può reagire con l’ossigeno atmosferico, soprattutto in presenza di umidità, formando uno strato di Fe2O3, comunemente chiamato ruggine. Questo processo avviene naturalmente nel tempo sulle superfici in ferro esposte.
Un altro metodo prevede la decomposizione termica dell’idrossido di ferro (III) o del nitrato di ferro (III). Il riscaldamento dell’idrossido di ferro (III) rilascia acqua e ossigeno, formando Fe2O3. Allo stesso modo, il riscaldamento del nitrato di ferro (III) provoca anche la decomposizione del composto, formando Fe2O3 nonché biossido di azoto e ossigeno come sottoprodotti.
Le reazioni di precipitazione possono essere utilizzate per sintetizzare Fe2O3. Questo metodo prevede la miscelazione di sali di ferro, come solfato di ferro (II) o cloruro di ferro (III) , con una soluzione alcalina, come idrossido di sodio o idrossido di ammonio . Un ulteriore riscaldamento o ossidazione del precipitato, l’idrossido di ferro III, produce Fe2O3.
Varie tecniche, come i metodi sol-gel, la sintesi idrotermale e le tecniche di co-precipitazione, consentono la sintesi di nanoparticelle Fe2O3. Questi metodi spesso comportano la precipitazione controllata o la formazione di nanoparticelle da precursori del ferro in presenza di agenti stabilizzanti o tensioattivi appropriati.
È importante notare che il metodo di sintesi specifico scelto dipende dalle proprietà desiderate e dall’applicazione del prodotto Fe2O3. Ciascun metodo presenta vantaggi e considerazioni in termini di costo, scalabilità, purezza e controllo delle dimensioni delle particelle.
Usi dell’ossido di ferro III
Fe2O3 trova molte applicazioni grazie alle sue proprietà distinte. Alcuni dei suoi usi comuni includono:
- Pigmento: vernici, rivestimenti e coloranti utilizzano ampiamente Fe2O3 come pigmento, conferendo una gradevole tonalità bruno-rossastra a vari materiali.
- Agente lucidante: i processi di finitura dei metalli utilizzano Fe2O3 come agente lucidante per levigare e migliorare l’aspetto delle superfici metalliche.
- Catalizzatore: Fe2O3 agisce come catalizzatore nelle reazioni chimiche, come la produzione di ammoniaca o la reazione di conversione acqua-gas.
- Materiale magnetico: i produttori utilizzano Fe2O3 nella produzione di supporti di registrazione magnetici, come nastri e dischi, a causa delle sue proprietà magnetiche.
- Reagente chimico: vari esperimenti di laboratorio utilizzano Fe2O3 come reagente chimico, soprattutto nelle reazioni redox e nella sintesi di altri composti.
- Fotocatalisi: le applicazioni fotocatalitiche, come il trattamento delle acque reflue e la conversione dell’energia solare, mostrano il potenziale delle nanoparticelle Fe2O3.
- Pigmento ceramico: nell’industria ceramica, Fe2O3 funziona come pigmento per smalti, aggiungendo colore e fascino visivo ai prodotti ceramici.
- Additivo per calcestruzzo: Fe2O3 è un additivo nel calcestruzzo, che ne migliora la resistenza, la durabilità e l’aspetto estetico delle strutture in calcestruzzo.
- Materiale dell’elettrodo: alcuni tipi di batterie, come le batterie agli ioni di litio, utilizzano Fe2O3 come materiale dell’elettrodo.
- Applicazioni farmaceutiche: i ricercatori stanno esplorando le nanoparticelle Fe2O3 nei sistemi di somministrazione dei farmaci e nelle applicazioni di imaging in medicina.
Questi sono solo alcuni esempi delle varie applicazioni del Fe2O3, a dimostrazione della sua versatilità in vari settori.
Domande:
D: Qual è la formula dell’ossido di ferro (III)?
R: La formula dell’ossido di ferro (III) è Fe2O3.
D: Quante moli di ferro ci sono in 4 moli di ossido di ferro (III)?
R: In 4 moli di Fe2O3 ci sono 8 moli di ferro.
D: Quale massa di O2 è necessaria per ossidare il ferro in ossido di ferro (III)?
R: Per ossidare il ferro a Fe2O3, sono necessarie 3 moli di O2 per 4 moli di ferro.
D: Quanti atomi ci sono nell’ossido di ferro (III)?
R: In una molecola di Fe2O3 ci sono 5 atomi.
D: Qual è la massa di ferro in 35,0 g di ruggine (ossido di ferro o ossido di ferro (III))?
R: La massa di ferro in 35,0 g di ruggine (Fe2O3) è di circa 23,3 g.
D: Perché la ruggine si forma come ossido di ferro (III) e non come ossido di ferro (II)?
R: La ruggine si forma come Fe2O3 perché l’ossido di ferro (II) reagisce facilmente con l’ossigeno presente nell’aria, ossidandosi ulteriormente per formare Fe2O3.
D: Quale valore di pH ti aspetteresti che abbia l’ossido di ferro (III)?
R: Fe2O3 non è solubile in acqua e non è né acido né basico, quindi non ha un effetto significativo sul pH.
D: Qual è la densità dell’ossido di ferro (III)?
R: La densità di Fe2O3 è di circa 5,24 g/mL.
D: Quanti atomi ci sono in una molecola di ossido di ferro (Fe2O3)?
R: Ci sono 5 atomi in una molecola di ossido di ferro (Fe2O3).
D: Cos’è Fe2O3?
R: Fe2O3 è la formula chimica dell’ossido di ferro (III), noto anche come ruggine.
D: Quante molecole ci sono in 79 g di Fe2O3?
R: Ci sono circa 4,08 x 10^23 molecole in 79 g di Fe2O3.
D: Come bilanciare Fe2O3 + C = Fe + CO2?
R: L’equazione bilanciata è 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2.
D: Quale elemento viene ossidato in questa reazione? Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
R: In questa reazione il carbonio (C) viene ossidato.
D: Fe2O3 è ionico o covalente?
R: Fe2O3 è un composto ionico.
D: Quale sostanza è l’agente ossidante in questa reazione? Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
R: Fe2O3 è l’agente ossidante in questa reazione.
D: Qual è il nome di Fe2O3?
R: Il nome di Fe2O3 è ossido ferrico o ruggine.