Pour les articles homonymes, voirOxyde de fer.
| Oxyde de fer(II,III) | |
 Cristaux demagnétite, | |
| forme cristalline de l'oxyde de fer(II,III) | |
| Identification | |
|---|---|
| Nom UICPA | Tétroxyde de trifer |
| No CAS | 1317-61-9 |
| NoECHA | 100.013.889 |
| No CE | 215-277-5 |
| PubChem | 16211978 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | poudre noire |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | Fe3O4 [Isomères] |
| Masse molaire[1] | 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 |
| Cristallographie | |
| Système cristallin | Cubique |
| Classe cristalline ougroupe d’espace | Fd3m (no 227) cubique Hermann-Mauguin : |
| Structure type | Spinelle inverse |
| Précautions | |
| SGH[2] | |
État pulvérulent : Attention H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H335 : Peut irriter les voies respiratoires P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P305 : En cas de contact avec les yeux : P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. | |
| Unités duSI etCNTP, sauf indication contraire. | |
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L'oxyde de fer(II,III) outétroxyde de trifer, deformule Fe3O4 ou FeO·Fe2O3, est unoxyde de fer dans lequel lefer a unevalence mixte : un atome de fer sur trois a lenombre d'oxydation II et les deux autres III.
Cecomposé chimique est présent dans le milieu naturel sous forme demagnétite, unminéral noir généralementaimanté (les magnétites sont les premiersaimants naturels connus, depuis l'Antiquité). Au laboratoire, il se présente généralement sous la forme d'une poudre noire.
L'oxyde de fer(II,III) présente unmagnétisme permanent, de natureferrimagnétique (et non pasferromagnétique comme cela peut parfois être écrit)[3]. Sa principale utilisation est celle depigment noir, produit de façon industrielle plutôt qu'extrait duminerai car la taille et la forme des particules peuvent être contrôlées par la méthode de production[4].
Fe3O4 a unestructure spinelle inverse dans laquelle les cations ferreux Fe2+ occupent la moitié des sites àcoordinationoctaédrique tandis que les cations ferriques Fe3+ sont répartis sur les sites à coordination octaédrique restants ainsi que sur les sites à coordinationtétraédrique.
Les sous-réseaux d'oxyde de fer(II) FeO et d'oxyde de fer(III) Fe2O3 partagent le même sous-réseaucubique à faces centrées d'anions O2−, ce qui explique la facilité avec laquelle les atomes defer peuvent changer d'état d'oxydation, dans la mesure où cela n'affecte globalement pas la structure générale du matériau[3].
Leferrimagnétisme de l'oxyde de fer(II,III) résulte du couplage duspin desélectrons 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 lechamp magnétique résultant est permanent[3].
Latempérature de Curie de Fe3O4 est de585 °C.
Il existe unetransition de phase à120 K, appeléetransition de Verwey, qui se manifeste par une discontinuité dans les propriétés structurelles, magnétiques et électriques de l'oxyde de fer(II,III)[5]. 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[6].
Fe3O4 est unconducteur électrique à laconductivité un million de fois plus élevée que celle deFe2O3, ce qui est attribué aux échanges d'électrons entre centres ferreux et ferriques[3].
L'oxyde de fer(II,III) comme pigment, appelémagnétite 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 unalcali pour donner unprécipitécolloïdal de Fe3O4. Les conditions opératoires sont déterminantes pour la taille des particules obtenues[9].
La réduction desminerais demagnétite Fe3O4 par lemonoxyde de carbone intervient dans la production des aciers :
L'oxydation contrôlée de Fe3O4 permet de produire un pigment brun, lamaghémite γ-Fe2O3[10] :
Si l'on pousse jusqu'à lacalcination, Fe3O4 donne à l'air libre un pigment rouge, l'hématite α-Fe2O3[10] :
| Fe(-II) | |||
|---|---|---|---|
| Fe(0) | |||
| Fe(I) |
| ||
| Fe(0,II) | |||
| Fe(II) |
| ||
| Fe(0,III) | |||
| Fe(II,III) | |||
| Fe(III) |
| ||
| Fe(VI) | |||
