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Iron(II,III) oxide

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2202: 2179: 252: 177: 441: 8569: 1780: 531: 24: 444: 446: 998:
currently in use. However, difficulties in controlling the formation of the particles, still frustrate the preparation of superparamagnetic magnetite particles, that is to say: magnetite nanoparticles with a coercivity of 0 A/m, meaning that they completely lose their permanent magnetisation in the
1770:
In the molten state, experimentally constrained models show that the iron ions are coordinated to 5 oxygen ions on average. There is a distribution of coordination sites in the liquid state, with the majority of both Fe and Fe being 5-coordinated to oxygen and minority populations of both 4- and
989:
Controlling the formation of magnetite nanoparticles presents challenges: the reactions and phase transformations necessary for the creation of the magnetite spinel structure are complex. The subject is of practical importance because magnetite particles are of interest in bioscience applications
912: 1766:
arises because the electron spins of the Fe and Fe ions in the octahedral sites are coupled and the spins of the Fe ions in the tetrahedral sites are coupled but anti-parallel to the former. The net effect is that the magnetic contributions of both sets are not balanced and there is a permanent
1697: 1503: 2904: 1738:
have a similar cubic close packed array of oxide ions and this accounts for the ready interchangeability between the three compounds on oxidation and reduction as these reactions entail a relatively small change to the overall structure.
1014:, so called synthetic magnetite, can be prepared using processes that use industrial wastes, scrap iron or solutions containing iron salts (e.g. those produced as by-products in industrial processes such as the acid vat treatment ( 1819:
where there is a discontinuity in the structure, conductivity and magnetic properties. This effect has been extensively investigated and whilst various explanations have been proposed, it does not appear to be fully understood.
1719:
structure which consists of a cubic close packed array of oxide ions where all of the Fe ions occupy half of the octahedral sites and the Fe are split evenly across the remaining octahedral sites and the tetrahedral sites.
760: 447: 1529: 1335: 955:
A more efficient method of preparing magnetite without troublesome residues of sodium, is to use ammonia to promote chemical co-precipitation from the iron chlorides: first mix solutions of 0.1 M FeCl
1301: 729: 2848:
Fang M, Ström V, Olsson RT, Belova L, Rao KV (April 2012). "Particle size and magnetic properties dependence on growth temperature for rapid mixed co-precipitated magnetite nanoparticles".
445: 1079:
Oxidation of Fe compounds, e.g. the precipitation of iron(II) salts as hydroxides followed by oxidation by aeration where careful control of the pH determines the oxide produced.
622:). For this purpose, it is synthesized rather than being extracted from the naturally occurring mineral as the particle size and shape can be varied by the method of production. 3489:
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2786:
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2487: 1158:
Production of nano-particles can be performed chemically by taking for example mixtures of Fe and Fe salts and mixing them with alkali to precipitate colloidal Fe
8308: 2259: 7720: 1978: 907:{\displaystyle {\ce {{\underset {ferrous\ hydroxide}{3Fe(OH)2}}->{\underset {magnetite}{Fe3O4}}+{\underset {hydrogen}{H2}}+{\underset {water}{2H2O}}}}} 7593: 455: 986:
In both methods, the precipitation reaction relies on rapid transformation of acidic iron ions into the spinel iron oxide structure at pH 10 or higher.
7882: 544: 8129: 1936: 933: 3356:
Babes L, Denizot B, Tanguy G, Jallet P (April 1999). "Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles Used as MRI Contrast Agents: A Parametric Study".
1885: 2273: 301: 1692:{\displaystyle {\ce {\underbrace{2Fe3O4}_{magnetite}+ {1/2O2}->}}\ {\color {BrickRed}{\ce {\underbrace{3(\alpha-Fe2O3)}_{hematite}}}}} 7459: 1498:{\displaystyle {\ce {\underbrace{2Fe3O4}_{magnetite}+ {1/2O2}->}}\ {\color {Brown}{\ce {\underbrace{3(\gamma-Fe2O3)}_{maghemite}}}}} 48:
ferrous ferric oxide, ferrosoferric oxide, iron(II,III) oxide, magnetite, black iron oxide, lodestone, rust, iron(II) diiron(III) oxide
4315: 3401:"Ferumoxytol: a new intravenous iron preparation for the treatment of iron deficiency anemia in patients with chronic kidney disease" 2813:
Fang M, Ström V, Olsson RT, Belova L, Rao KV (2011). "Rapid mixing: A route to synthesize magnetite nanoparticles with high moment".
979:
should be about 2:1. Heat the mix to 70 °C, then raise the speed of stirring to about 7500 rpm and quickly add a solution of NH
539: 469: 3569: 2918:
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2484: 8589: 4122: 3254: 4105: 8609: 3716: 2602: 2570: 494: 3659: 2902:, Heath TD, "Process for reduction of iron ore to magnetite", issued 13 May 1952, assigned to Dorr Company 1217: 2755:
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2401:
on the surface of steel to protect it from rust. Along with sulfur and aluminium, it is an ingredient in steel-cutting
1953: 994:(MRI), in which iron oxide magnetite nanoparticles potentially present a non-toxic alternative to the gadolinium-based 636: 3344: 3061: 3012: 2512: 2293: 266: 8599: 4661: 999:
absence of an external magnetic field. The smallest values currently reported for nanosized magnetite particles is
94: 551: 8594: 2041: 1999: 1917: 8533: 7452: 4302: 4150: 3472: 4488: 3604: 2525: 610:. This iron oxide is encountered in the laboratory as a black powder. It exhibits permanent magnetism and is 3449: 8604: 3592: 3562: 3455: 2197: 2098: 209: 172: 134: 4166: 4066: 2158: 230: 8559: 4871: 4456: 3934: 3778: 2422: 991: 2899: 7445: 4319: 3860: 1931: 2348: 2174: 247: 6101: 4837: 4508: 4332: 3555: 2390: 1964: 1875: 1003:= 8.5 A m, whereas the largest reported magnetization value is 87 Am kg for synthetic magnetite. 735: 8505: 8491: 6672: 6658: 5846: 5744: 3647: 2461: 2445: 1824: 2147: 1815:
of 858 K (585 °C). There is a phase transition at 120 K (−153 °C), called
154: 8519: 8435: 7919: 7273: 7009: 6118: 5897: 5829: 5453: 4905: 2562: 36: 3211: 2712:
Keshavarz S, Xu Y, Hrdy S, Lemley C, Mewes T, Bao Y (2010). "Relaxation of Polymer Coated Fe
983:
OH (10 volume %). A dark precipitate of nanoparticles of magnetite forms immediately.
8477: 8421: 8366: 8354: 8268: 8173: 8141: 7838: 7809: 7785: 7511: 7222: 6992: 6958: 6756: 6473: 6288: 6050: 6033: 5676: 5625: 4786: 4769: 4735: 4654: 4230: 3806: 3708: 3365: 3283: 3223: 3141: 3086: 2970: 2857: 2822: 2686: 2631: 2449: 2329: 2107: 619: 218: 2945:
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2677:
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2067: 70: 8: 8614: 8463: 8446: 8300: 8280: 8255: 8226: 8018: 7943: 7902: 7858: 7797: 7773: 7752: 7645: 7633: 7479: 7329: 7239: 7085: 6700: 6630: 6574: 6375: 6347: 6271: 6254: 6237: 6203: 6152: 6084: 6016: 5880: 5812: 5778: 5727: 5591: 5433: 5423: 5383: 5186: 5162: 5019: 4939: 4922: 4888: 4752: 4324: 3635: 2869: 2058: 60: 3369: 3227: 3145: 3090: 2974: 2861: 2826: 2690: 2635: 2201: 2178: 1846:(approx kΩ m). This is ascribed to electron exchange between the Fe and Fe centres in Fe 251: 176: 114: 8292: 8243: 8181: 8088: 8005: 7993: 7870: 7621: 7581: 7256: 7155: 7026: 6907: 6868: 6840: 6445: 6305: 6220: 6186: 6135: 5948: 5914: 5693: 5550: 5540: 5333: 5323: 5306: 5276: 5206: 4967: 4854: 4684: 4576: 4400: 4352: 4277: 4269: 4050: 3974: 3958: 3910: 3839: 3627: 3536: 3514: 3428: 3192: 3157: 3104: 2986: 2881: 2737: 2654: 2619: 2351:. The latter uses an HTS (high temperature shift catalyst) of iron oxide stabilised by 1748: 1169: 1166:. The reaction conditions are critical to the process and determine the particle size. 945: 739: 3188: 8453: 8378: 8342: 8260: 8165: 8153: 8074: 8066: 8054: 8010: 7931: 7894: 7850: 7826: 7761: 7732: 7601: 7535: 7503: 7357: 7301: 7169: 7127: 7099: 7071: 7043: 6975: 6941: 6924: 6882: 6784: 6770: 6686: 6560: 6532: 6490: 6333: 6067: 5965: 5863: 5795: 5761: 5642: 5560: 5443: 5397: 5393: 5266: 5136: 5075: 5006: 4820: 4597: 4428: 4416: 4290: 4261: 4197: 3966: 3946: 3890: 3885: 3798: 3790: 3506: 3420: 3381: 3340: 3196: 3108: 3057: 3008: 2873: 2768: 2659: 2598: 2566: 2508: 2014: 1909: 1816: 941: 751: 198: 3518: 3161: 2990: 2885: 2741: 8407: 8325: 8214: 8117: 8105: 8079: 7984: 7914: 7821: 7744: 7712: 7699: 7523: 7468: 7315: 7183: 7113: 6826: 6714: 6644: 6616: 6588: 6459: 6431: 6417: 5659: 5520: 5503: 5473: 5403: 5296: 5286: 5226: 5071: 5032: 4993: 4310: 4253: 4034: 4014: 3994: 3982: 3898: 3852: 3847: 3818: 3770: 3498: 3432: 3412: 3373: 3309: 3231: 3184: 3149: 3132: 3094: 2978: 2927: 2865: 2830: 2795: 2760: 2729: 2694: 2649: 2639: 2620:"Facile synthesis of ultrathin magnetic iron oxide nanoplates by Schikorr reaction" 2554: 2214: 1895: 1015: 949: 602:. It contains both Fe and Fe ions and is sometimes formulated as FeO ∙ Fe 403: 324: 8573: 8546: 8412: 8395: 8238: 8193: 8100: 8036: 7960: 7682: 7669: 7613: 7576: 7547: 7491: 7428: 7424: 7343: 7141: 6854: 6798: 6728: 6518: 6403: 6361: 5999: 5982: 5931: 5608: 5493: 5483: 5373: 5353: 5256: 5216: 5097: 5045: 4980: 4718: 4647: 4528: 4444: 4388: 3926: 3826: 3698: 2491: 1836: 1728: 1509: 1315: 1204: 995: 587: 7955: 7674: 7559: 7197: 6742: 6602: 6504: 6389: 6169: 5710: 5363: 5343: 5110: 4701: 4609: 4368: 4285: 4202: 3834: 3578: 3099: 3074: 2386: 2352: 1755: 1724: 615: 611: 583: 522: 476: 3502: 3024: 2931: 2733: 2698: 8583: 8333: 8205: 7707: 7694: 6812: 5530: 5246: 5236: 5084: 5058: 3400: 2465: 2344: 2190: 1808: 1208: 392: 382: 165: 3025:"FeCO3 = Fe3O4 + CO2 + CO | The thermal decomposition of iron(II) carbonate" 1863: 630:
Heated iron metal interacts with steam to form iron oxide and hydrogen gas.
8386: 8320: 7571: 7013: 6676: 6662: 6546: 6105: 5463: 5457: 5413: 5196: 5149: 5123: 4875: 3750: 3510: 3424: 3385: 3377: 2877: 2772: 2663: 2644: 1716: 1023: 925:) is thermodynamically more stable than amorphous ferrous hydroxide (Fe(OH) 3488: 1835:'s electrical resistivity (0.3 mΩ m ) is significantly lower than that of 468: 8045: 8027: 7412: 6379: 5850: 5748: 3416: 2429: 2355:. This iron–chrome catalyst is reduced at reactor start up to generate Fe 1971: 1903: 1812: 579: 475: 2087: 454: 7407: 7277: 7089: 6996: 6760: 6122: 6088: 5901: 5833: 5570: 5437: 4628: 2982: 2799: 2595:
The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses
2235: 971:
O with vigorous stirring at about 2000 rpm. The molar ratio of the FeCl
937: 461: 354: 145: 3235: 2834: 7382: 7333: 7243: 7159: 6886: 6774: 6704: 6634: 6578: 6564: 6494: 6351: 6337: 6292: 6054: 6037: 6003: 5680: 5629: 5612: 5487: 5427: 5387: 5377: 5337: 5220: 5210: 5190: 5101: 4971: 4841: 4089: 3450:"Drug Approval Package: Feraheme (Ferumoxytol) Injection NDA #022180" 3153: 2764: 1889: 1784: 1326: 575: 3073:
Shi C, Alderman OL, Tamalonis A, Weber R, You J, Benmore CJ (2020).
1508:
More vigorous calcining (roasting in air) gives red pigment quality
521:
Except where otherwise noted, data are given for materials in their
7437: 7402: 7392: 7387: 7226: 7173: 7131: 7103: 7075: 7047: 7030: 6962: 6911: 6872: 6844: 6830: 6718: 6648: 6620: 6592: 6477: 6449: 6435: 6275: 6258: 6241: 6207: 6173: 6156: 6020: 5884: 5816: 5782: 5646: 5595: 5554: 5544: 5447: 5417: 5327: 5310: 5280: 5270: 5166: 5140: 5114: 5088: 5023: 4790: 4756: 4739: 4688: 2428:
Ferumoxytol, sold under the brand names Feraheme and Rienso, is an
2402: 2127: 2078: 1948: 1520: 747: 599: 427: 3339:
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is used to produce iron as part of steel production process:
105: 83: 2163: 1779: 235: 6550: 5986: 5935: 5574: 5367: 5347: 4824: 4807: 3175:
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Magnetite (Fe3O4): Properties, Synthesis, and Applications
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1683: 1664: 1651: 1607: 1580: 1565: 1552: 1489: 1470: 1457: 1413: 1386: 1371: 1358: 1289: 1246: 1233: 891: 863: 839: 826: 793: 717: 697: 684: 665: 4481: 3355: 23: 4082: 3707: 1587: 1393: 1296:{\displaystyle {\ce {{Fe3O4}+ 4CO -> {3Fe}+ 4CO2}}} 8557: 3249: 3247: 3245: 2847: 2812: 2711: 1532: 1338: 1220: 763: 639: 618:. Its most extensive use is as a black pigment (see: 2917: 1172:
can also be thermally decomposed into Iron(II,III):
3302: 2754: 3242: 3075:"Redox-structure dependence of molten iron oxides" 2592: 1691: 1497: 1295: 906: 724:{\displaystyle {\ce {3Fe + 4H2O->Fe3O4 + 4H2}}} 723: 3130:) and its Transition Point at Low Temperatures". 2553: 8581: 1022:Oxidation of Fe metal in the Laux process where 197: 3444: 3442: 2066: 443: 69: 3278: 3276: 2944: 2785: 7453: 4655: 3563: 3310:"Ferumoxytol (Feraheme) Use During Pregnancy" 2720:Magnetic Nanoparticles in Aqueous Solution". 2460:Magnetite has been found as nano-crystals in 598:) which also occurs naturally as the mineral 3439: 3212:"Electrical resistivity of Magnetite anodes" 2617: 1952: 917:This works because crystalline magnetite (Fe 614:, but is sometimes incorrectly described as 397:2,623 °C (4,753 °F; 2,896 K) 387:1,597 °C (2,907 °F; 1,870 K) 3392: 3273: 3066: 3005:Encyclopedia of Surface and Colloid Science 2618:Ma M, Zhang Y, Guo Z, Gu N (January 2013). 2549: 2547: 2545: 2543: 2541: 2539: 2324:is used as a black pigment and is known as 7460: 7446: 4662: 4648: 3570: 3556: 3048: 3046: 3044: 2963:Metallurgical and Materials Transactions B 2464:(42–45 nm) and in the beak tissue of 2200: 2177: 250: 175: 153: 3098: 2653: 2643: 2588: 2586: 2584: 2582: 2106: 1628: 1541: 1434: 1347: 1314:is used to produce brown pigment quality 1278: 1267: 1256: 880: 771: 706: 654: 644: 217: 3358:Journal of Colloid and Interface Science 2898: 2536: 2455: 1778: 285:InChI=1/3Fe.4O/rFe3O4/c1-4-2-6-3(5-1)7-2 3398: 3041: 2676: 2173: 2086: 1908: 940:, is convenient in the laboratory: mix 246: 8582: 3470: 3335: 3333: 3331: 3216:Journal of the Electrochemical Society 3121: 2579: 2191: 2020: 1926: 166: 7441: 4643: 3551: 3052:Gunter Buxbaum, Gerhard Pfaff (2005) 2523: 2146: 2008: 1943: 1894: 1619: 1425: 1026:is treated with iron metal using FeCl 574:. It occurs in nature as the mineral 278:Key: SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 133: 113: 7467: 3543:. U.S. National Library of Medicine. 3209: 3177:Journal of Physics: Condensed Matter 3174: 3328: 2393:process that produces a layer of Fe 2126: 750:. This process is described by the 288:Key: SZVJSHCCFOBDDC-QXRQKJBKAR 188: 13: 3577: 2593:Cornell RM, Schwertmann U (2007). 439: 14: 8626: 3529: 3255:"Feraheme- ferumoxytol injection" 2526:"NIST-JANAF Themochemical Tables" 936:of preparation of magnetite as a 8567: 3072: 529: 22: 3482: 3349: 3203: 3168: 3115: 3017: 2997: 2938: 2911: 2892: 2841: 2806: 2779: 2505:Handbook of Inorganic Chemicals 2421:are used as contrast agents in 2408: 2306:Key:WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N 1827:than iron metal (96.1 nΩ m), Fe 525:(at 25 °C , 100 kPa). 8590:Drugs not assigned an ATC code 2870:10.1088/0957-4484/23/14/145601 2788:Journal of Materials Chemistry 2748: 2722:IEEE Transactions on Magnetics 2705: 2679:IEEE Transactions on Magnetics 2670: 2611: 2517: 2497: 2478: 2225: 1667: 1630: 1611: 1473: 1436: 1417: 1260: 1203:Reduction of magnetite ore by 810: 783: 777: 671: 625: 1: 3054:Industrial Inorganic Pigments 2471: 2440:preparation for treatment of 2343:is used as a catalyst in the 2301:InChI=1S/3Fe.4O/q+2;2*+3;4*-2 1774: 8610:Non-stoichiometric compounds 3473:"Application Number: 22-180" 3456:Food and Drug Administration 2219: 2049:iron(2+);iron(3+);oxygen(2-) 1702: 1198: 7: 3399:Schwenk MH (January 2010). 3189:10.1088/0953-8984/14/12/203 578:. It is one of a number of 359:231.533 g/mol 10: 8631: 4872:Praseodymium(III,IV) oxide 4669: 3471:Rieves D (June 23, 2009). 3100:10.1038/s43246-020-00080-4 2624:Nanoscale Research Letters 2532:(Fourth ed.): 1–1951. 2209:Chemical and physical data 1306:Controlled oxidation of Fe 992:magnetic resonance imaging 586:(FeO), which is rare, and 7475: 7421: 7375: 7294: 7215: 7064: 6900: 6326: 5584: 5179: 4960: 4677: 4621: 4590: 4569: 4482:Organoiron(III) compounds 4246: 4211: 4190: 3763: 3743: 3691: 3620: 3585: 3288:European Medicines Agency 3003:Arthur T. 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McGraw-Hill, 2002, 2456:Biological occurrence 1782: 1694: 1621: 1534: 1500: 1427: 1340: 1298: 909: 726: 515:-1120.89 kJ·mol 449: 7223:Dichlorine heptoxide 6993:Phosphorus pentoxide 6959:Dinitrogen pentoxide 6757:Technetium(IV) oxide 6474:Dinitrogen tetroxide 6289:Ytterbium(III) oxide 6051:Neodymium(III) oxide 6034:Manganese(III) oxide 5677:Berkelium(III) oxide 5626:Americium(III) oxide 4787:Dichlorine pentoxide 4770:Cobalt(II,III) oxide 4736:Chlorine perchlorate 4629:Hemolithin (protein) 3417:10.1592/phco.30.1.70 2450:AMAG Pharmaceuticals 2413:Nano particles of Fe 2326:C.I pigment black 11 1972:Intravenous infusion 1715:has a cubic inverse 1530: 1336: 1218: 761: 637: 432:(fire diamond) 8605:Iron oxide pigments 7330:Ruthenium tetroxide 7240:Manganese heptoxide 7086:Molybdenum trioxide 6701:Ruthenium(IV) oxide 6631:Plutonium(IV) oxide 6575:Neptunium(IV) oxide 6376:Californium dioxide 6348:Berkelium(IV) oxide 6272:Vanadium(III) oxide 6255:Tungsten(III) oxide 6238:Titanium(III) oxide 6204:Thallium(III) oxide 6153:Samarium(III) oxide 6085:Phosphorus trioxide 6017:Lutetium(III) oxide 5881:Europium(III) oxide 5813:Dinitrogen trioxide 5779:Chromium(III) oxide 5728:Caesium sesquioxide 5592:Actinium(III) oxide 5434:Phosphorus monoxide 5424:Palladium(II) oxide 5384:Manganese(II) oxide 5187:Aluminium(II) oxide 5020:Dichlorine monoxide 4940:Triuranium octoxide 4923:Tribromine octoxide 4889:Silver(I,III) oxide 4753:Chloryl perchlorate 3370:1999JCIS..212..474B 3290:. 17 September 2018 3228:1971JElS..118.1709I 3146:1939Natur.144..327V 3091:2020CoMat...1...80S 2975:1981MTB....12..319H 2862:2012Nanot..23n5601F 2827:2011ApPhL..99v2501F 2691:1981ITM....17.1247M 2636:2013NRL.....8...16M 2328:(C.I. 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Index


IUPAC name
CAS Number
1317-61-9
JSmol
Interactive image
ChEBI
CHEBI:50821
ChEMBL
ChEMBL1201867
ChemSpider
17215625
ECHA InfoCard
100.013.889
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PubChem
16211978
UNII
XM0M87F357
CompTox Dashboard
DTXSID5029639
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InChI
SMILES
Chemical formula
Molar mass
Density
Melting point
Boiling point
Refractive index

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