في الكيمياء إن مركب أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (Fe3O4)، يمتلك هيكل بلوري مكعب أسود اللوان، يتواجد على شكل بلورات مكعبة سوداء أو مسحوق غير متبلور، ويحدث على شكل معدن، يعرف أيضًا باسم أكسيد الحديد الأسود أو أكسيد مغناطيسي.
أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي
- يُعرف أكسيد الحديد (الثاني والثالث) أو (المغنتيت) بأكسيد الحديدوز في شكله المعدني، وهو خام الحديد الرئيسي، يتشكل المغنتيت بسهولة عندما يتأكسد الحديد تحت الماء، وغالبًا ما يوجد داخل الخزانات أو أسفل خط الماء للسفن، يمتلك أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي الصيغة الكيميائية التالية: (Fe3O4)، الوزن الجزيئي أو الكتلة المولية له مقدارها 231.533 جم لكل مول.
- أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي كثافة 5 جم لكل سم مكعب، نقطة الغليان 2623 درجة مئوية، نقطة الانصهار 1597 درجة مئوية، ويحدث هذا المركب كمعدن له اسم كيميائي أكسيد الحديد (II ،III)، ومن المعروف أيضًا باسم أكسيد الحديد الأسود أو أكسيد مغناطيسي، وهو يشبه الحديد الحجري، ولونه بني إلى رمادي أو أسود، وهو غير شفاف وله بريق دهني أو معدني مميز.
خصائص أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي
- يحتوي أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي على أربع ذرات أكسجين، وثلاث ذرات حديد، ويعتمد تكوين الرابطة بين الحديد والأكسجين على الاختلاف في الكهربية بينهما، معدن الحديد (Fe) والأكسجين (O2) غير معدني، الرابطة بينهما تسمى الرابطة الأيونية، ويتم تحضير أكسيد الحديد الثنائي والثلاثي من خلال تفاعل (Schikorr).
- هذا التفاعل هو تحويل هيدروكسيد الحديد (II) (Fe(OH)2) إلى أكسيد الحديد (II ،III) (Fe3O4)، في ظل الظروف اللاهوائية، يخضع هيدروكسيد الحديدوز (Fe(OH)2) للأكسدة بالماء لتكوين المغنتيت والهيدروجين الجزيئي، وذلك تبعا للمعادلة الكيميائية التالية:
3Fe (OH) 2 → Fe3O4 + H2 + 2H2O
- عملية إنتاج الصلب، يؤدي اختزال خام المغنتيت عن طريق أول أكسيد الكربون في فرن الصهر إلى التفاعل التالي:
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
- إنتاج صبغة بنية، عندما يخضع أكسيد الحديد الأسود للأكسدة المتحكم فيها، فإنه ينتج (γ-Fe2O3) ويعطي التفاعل التالي:
2Fe3O4 + ½ O2 → 3 𝛾-Fe2O3
- إنتاج صبغة حمراء، عندما يخضع أكسيد الحديد الأسود لعملية تكليس قوية فإنه ينتج (α-Fe2O3) ويعطي التفاعل التالي:
2Fe3O4 + ½ O2 → 3 α-Fe2O3
- يستخدم أكسيد الحديد (II ،III) كصبغة سوداء تُعرف أيضًا باسم (Mars Black)، ويتم استخدامه في عملية هابر كعامل مساعد، كما ويتم استخدامه في تفاعل تحول الماء والغاز، وتُستخدم الجسيمات النانوية في التصوير بالرنين المغناطيسي على النقيض من ذلك، ويحمي الفولاذ من الصدأ، وهو أحد مكونات الثرمايت الذي يستخدم لقطع الفولاذ.
