酸化鉄(II)

酸化[鉄]：性質と反応、用途

酸化[鉄]は、化学式FeOで表される鉄の酸化物の一種です。別名として酸化第一鉄が用いられることもありますが、現在では推奨されていません。常温常圧下では黒色の粉末状をしており、発火性を持つ点が特徴です。

物理的性質と化学的性質

酸化[鉄]は、[不定比化合物]]であるため、鉄と酸素の比率が一定ではありません。試料によってFe0.84OからFe0.95Oの範囲で変動し、Fe原子の欠損がその原因です。この性質により、酸化鉄]は熱力学的に不安定であり、特に575℃以下では容易に[不均化反応を起こします。ゆっくりと冷却すると、金属鉄と酸化[[鉄](Fe₃O₄)へと変化します。この反応式は以下の通りです。

4FeO → Fe + Fe₃O₄

酸化[鉄]の結晶構造は、岩塩型構造と類似しており、立方晶系に属します。鉄イオンは酸素イオンを中心とした八面体の頂点に位置し、酸素イオンも同様に鉄イオンを中心とした八面体の頂点に位置します。しかし、一部のFe²⁺イオンはFe³⁺イオンに置き換わり、酸素の結晶格子では四面体構造も形成します。200K以下では、結晶構造の一部が菱面体晶へと変化し、反強磁性を示す場合もあります。

製法

酸化[鉄]は、シュウ酸[鉄]を真空中で加熱することで合成できます。この反応は以下の通りです。

FeC₂O₄ → FeO + CO + CO₂

得られた黒色粉末は加熱により反応しやすいため、[不均化]]を防ぐために急冷する必要があります。より均一な組成の酸化鉄]を得るには、金属[鉄を36kbarの高圧下で加熱する方法が用いられます。この方法で得られる酸化[[鉄]の組成式はFe₀.₉₅Oです。

用途

酸化[鉄]は、その着色性を利用して[色素]]として用いられています。[[アメリカ食品医薬品局]の承認を得ており、化粧品やタトゥーインクなどの用途にも使用されています。

鉱物としての酸化[鉄]

自然界では、[ウスタイト]]という鉱物として産出されます。ウスタイトは酸化[[鉄]の主要な鉱物形態であり、その組成や性質は人工的に合成された酸化[鉄]と類似しています。

まとめ

酸化[鉄]は、その不定比性や熱力学的不安定性、そして特有の結晶構造を持つ物質です。これらの性質が、その合成方法や用途に影響を与えています。着色性を活かした[色素]]としての利用は、酸化[[鉄]の重要な応用の一つであり、今後もその利用範囲は拡大していく可能性があります。 一方で、その不安定性から取り扱いには注意が必要です。

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