Oxid železitý (Fe₂O₃) je chemická sloučenina železa a kyslíku, známá také jako minerál hematit nebo magnetit. Patří mezi nejrozšířenější oxidy kovů a má důležité využití v magnetických aplikacích – společně s Fe₃O₄ může být používaný například při výrobě barev, ferrofluidů a magnetických prášků. Díky feromagnetickým vlastnostem magnetitu se uplatňuje i v technice a průmyslu.
Co je oxid železitý a kde se vyskytuje
Oxid železitý má chemický vzorec Fe₂O₃ a vzniká přirozenou oxidací železa. V přírodě se vyskytuje hlavně ve formě minerálů hematit (Fe₂O₃) a oxid železnato-železitý – magnetit (Fe₃O₄). Hematit má obvykle červenohnědou barvu, magnetit je černý a silně přitahuje magnet.
Oxid železitý je stabilní sloučenina, která vzniká i běžnou korozí železných předmětů. Při pomalé oxidaci vzniká červený povlak známý jako rez, při vyšších teplotách nebo v přítomnosti jiných látek se může tvořit také magnetit.
Z chemického hlediska se oxid železitý Fe₂O₃ od oxidu železnato-železitého Fe₃O₄ liší, protože je feromagnetický a má praktické využití v technice i magnetických aplikacích.
Proč je oxid železitý ne/magnetický?
Oxid železitý či oxid železnato-železitý je magnetický díky atomům železa, které obsahují nepárové elektrony vytvářející vlastní magnetické momenty. Tyto momenty se v materiálu mohou uspořádat do stejného směru, čímž vzniká feromagnetismus – schopnost látky trvale vytvářet magnetické pole.
Zatímco čistý oxid železitý Fe₂O₃ je většinou jen slabě feromagnetický nebo dokonce antiferomagnetický, jeho příbuzná forma oxid železnato-železitý, magnetit (Fe₃O₄), je silně feromagnetická.
Magnetit obsahuje železo ve dvou oxidačních stavech Fe²⁺ a Fe³⁺, což umožňuje, aby se jejich magnetické momenty sečetly a vytvořily výrazný magnetický účinek.
Díky těmto vlastnostem se magnetit využívá jako magnetická složka v technice, separaci kovů i při výrobě ferrofluidů, kde vytváří stabilní a dobře ovladatelné magnetické pole.
Podívejte se, jak pastýři skála přitáhla boty – Čtěte příběh Magnese, objevitele magnetů
Využití oxidu železitého a magnetitu
Oxid železitý (Fe₂O₃) i magnetit neboli oxid železnato-železitý (Fe₃O₄) patří mezi důležité materiály s širokým technickým využitím. Oba se uplatňují v magnetických i nemagnetických aplikacích – od výroby ferrofluidů až po pigmenty do barev.
V magnetických aplikacích se oxid železitý s oxidem želetnato-železitým používá při výrobě magnetických nátěrů, ferrofluidů, magnetických prášků a separačních směsí.
V průmyslu slouží jako pigment do barev, plastů a keramických glazur, také jako lešticí prášek nebo přísada při výrobě magnetických pásek a tonerů.
V laboratořích a výuce práškový oxid železitý či oxid železnato-železitý používají k demonstraci magnetického pole, při experimentech s ferrofluidem nebo k pokusům s magnetickou separací.
Vyzkoušejte jej i vy, pořiďte si oxid železitý Fe₂O₃ práškový 100 g
Jak se oxid železitý vyrábí
Oxid železitý vzniká přirozeně oxidací železa na vzduchu nebo při zahřívání v přítomnosti kyslíku. Tento proces probíhá i při korozi, kdy se na povrchu kovu tvoří vrstvy oxidu železitého známé jako rez.
V průmyslu se oxid železitý vyrábí pražením železných solí nebo hydroxidů, například hydroxidu železitého Fe(OH)₃, při teplotách okolo 800 °C. Tímto způsobem vzniká velmi čistý prášek s přesně řízenou velikostí částic a barvou.
Oxid železitý lze také získat z recyklovaných železných materiálů. Snižuje to nároky na těžbu surovin a je ekologicky šetrné.
Další látky používané s oxidem železitým
Oxid železitý se často kombinuje s dalšími kovy a chemickými látkami, které zlepšují jeho vlastnosti nebo rozšiřují možnosti využití. V magnetických směsích výrobci používají například železo, nikl nebo kobalt, které zvyšují magnetickou sílu výsledného materiálu.
Při výrobě ferrofluidů nebo magnetických nátěrů se oxid železitý zpravidla míchá i s uhličitany, oxidem železnato-železitý, oxidem železnatým (FeO) či organickými pojivy, aby vznikla směs s požadovanou hustotou a stabilitou.
Tip: Prozkoumejte i další kovy a chemické látky v sekci Kovy a chemikálie.
Oxid železitý a neodymové magnety
Oxid železitý slouží jako základní magnetický materiál v prášcích a nátěrech. Neodymové magnety představují jeho moderní technologické pokračování. Jsou vyrobené ze sloučeniny neodymu, železa a boru (NdFeB) a patří mezi nejsilnější permanentní magnety současnosti.
Využití obou materiálů se doplňuje – oxid železitý má využití v případech, kde potřebujete jemně rozptýlené magnetické pole. Neodymové magnety zase poskytují koncentrovanou sílu pro držení, uchycení nebo přichycení předmětů.
Časté otázky o oxidu železitém a příbuzných oxidech (FAQ)
1) Je oxid železitý magnetický?
Ano, ale slabě. Čistý oxid železitý (Fe₂O₃) má spíše antiferomagnetické vlastnosti. Silně magnetický je jeho příbuzný minerál magnetit – oxid železnato-železitý (Fe₃O₄), který obsahuje železo ve dvou oxidačních stavech a proto vykazuje výrazný feromagnetismus.
2) Jaký je rozdíl mezi oxidem železitým a oxidem železnato-železitý – magnetitem?
Oxid železitý má vzorec Fe₂O₃, zatímco oxid železnato-železitý neboli magnetit Fe₃O₄. Oxid železitý je červenohnědý a slabě magnetický, magnetit je černý a silně feromagnetický. V přírodě se často vyskytují společně.
3) K čemu se oxid železitý používá?
Společně s Fe₃O₄ může být součástí ferrofluidů, magnetických prášků, barev, nátěrů i jako pigment v keramice a plastech. Slouží i v laboratořích pro demonstrační pokusy s magnetismem.
4) Jak vzniká oxid železitý?
Vzniká oxidací železa na vzduchu nebo při zahřívání v přítomnosti kyslíku. Tento proces je podobný korozi kovových předmětů, při které vzniká rez.
5) Je možné oxid železitý kombinovat s jinými magnetickými materiály?
Ano, běžně se používá spolu s železem, niklem nebo kobaltem, které zvyšují jeho magnetickou sílu. V moderních aplikacích se dá kombinovat i s neodymovými magnety, které vytvářejí mnohem silnější magnetické pole.
Odhalte i další termíny spojené s magnety.
