基本信息
中文名称：四氧化三铁
中文别名：磁性氧化铁；四氧化三铁磁性纳米微球；
英文名称：ferrosoferric oxide
英文别名：Iron(II) diiron(III) oxide;Fe NP NH2,FexOy,Magnetic iron oxide nanocrystals;
Fe NP COOH,FexOy,Magnetic iron oxide nanocrystals;Triiron Tetraoxide;Iron(II,III)oxide;
CAS号：1317-61-9
分子式：Fe3O4
分子量：231.53300
结构
铁元素的三种氧化物：氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）、四氧化三铁（Fe3O4）。
四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe2+和Fe3+，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中从来不存在偏铁酸根离子FeO22-。四氧化三铁，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，为反式尖晶石结构，即[FeⅢ]t[FeⅢFeⅡ]oO4，氧做立方最密堆积。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。Fe3O4可以看成FeO·Fe2O3，这种写法较好说明了Fe3O4中含有Fe（Ⅱ）和Fe (Ⅲ)。缺点是这种类似复盐的化学式写法容易使学生误认为Fe3O4是混合物（或固溶体）。此外，这并不能表明Fe3O4的真实结构。
理化性质
物理性质
黑色的Fe3O4是铁的一种混合价态氧化物，熔点为1597℃，密度为5.17g/cm3，不溶于水，可溶于酸溶液，在自然界中以磁铁矿的形态出现，常温时具有强的亚磁铁性与颇高的导电率。
（也有文献指出Fe3O4的熔点为1538℃，不溶于酸）
铁磁性和亚铁磁性物质在Curie温度以上发生二级相变转变为顺磁性物质。Fe3O4的Curie温度为585℃。
可将物质的磁性分为五类：
(a) 抗磁性（反磁性）：物质中全部电子在原子轨道或分子轨道上都已双双配对、自旋相反，没有永久磁矩。
(b) 顺磁性：原子或分子中有未成对电子存在，存在永久磁矩，但磁矩间无相互作用。
(c) 铁磁性：每个原子都有几个未成对电子，原子磁矩较大，且相互间有作用，使原子磁矩平行排列。
(d) 亚铁磁性（铁氧体磁性）：相邻原子磁矩部分呈现不相等的反平行排列。
(e) 反铁磁性：在Néel温度以上呈顺磁性；在低于Néel温度时，磁矩间相邻原子磁矩呈现相等的反平行排列。
Fe3O4有高的电导率，可以将Fe3O4不平常的电化学性质归因于电子在Fe2+与Fe3+之间的传递。
化学性质
铁丝在氧气里燃烧会生成四氧化三铁，比较铁的氧化物的标准摩尔生成Gibbs自由能的大小，得出Fe3O4的热力学稳定性最大，因此产物是Fe3O4。
铁与空气接触就会在其表面上形成氧化物，此时，氧化物膜本身的化学组成并非均匀。如一块低碳钢可以为三种氧化物膜所覆盖：与金属接触的是FeO，与空气接触的一侧是Fe2O3，中间则是Fe3O4。更确切地说，也许是三种氧化物的饱和固溶体的混合物构成钢铁表面的氧化膜层。
同时，氧化物膜的厚度也视氧化时的不同环境条件而变化。室温下，干燥空气中相对较纯的铁上氧化物的厚度不超过20埃（1埃=0.1纳米）但在潮湿空气中氧化物膜的厚度明显增加，可以看到表面上的锈斑。此时氧化物的沉积是分层的，接近金属的一侧是致密的无定形无水层，接近空气一侧是厚的多孔水化层。
铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气
Fe3O4有抗腐蚀效果，如钢铁制件的发蓝（又称烧蓝和烤蓝）就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制件表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜，以用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。
常见化学反应
-
在高温下，易氧化成氧化铁。4Fe3O4+O2=高温=6Fe2O3
-
在高温下可与还原剂CO、Al、C等反应。3Fe3O4+8Al=高温=4Al2O3+9Fe
-
Fe3O4+4CO=高温=3Fe+4CO2
-
在加热条件下可与还原剂氢气发生反应。Fe3O4+4H2=△=3Fe+4H2O
-
二氧化氮和灼热的铁粉反应生成四氧化三铁和氮气3Fe+2NO2=高温=Fe3O4+N2
-
铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 3Fe+2O2=点燃=Fe3O4
-
炽热的铁和水蒸气反应生成四氧化三铁 3Fe+4H2O(g)=高温=Fe3O4+4H2
-
和酸反应 Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O生产方法
-
加合法
将铁屑与硫酸反应制得硫酸亚铁，再加入烧碱和氧化铁在95～105℃进行加合反应生成四氧化三铁，经过滤、烘干、粉碎制得氧化铁黑。
氢氧化亚铁的缓慢氧化法
将含有氢氧化亚铁沉淀的水溶液加热到70℃以上，进行缓慢的氧化，就可以得到由棱长大约0.2μm的相当均匀的正八面体或立方单晶粒子组成的四氧化三铁粉末。也可以用输送空气泡作为氧化的手段。还可以用像KNO3那样的氧化剂。
Harber法
操作熟练的话可以得到化学计算组成为Fe3.00O4.00的四氧化三铁，Harber法将220g 20%氨水加到2.2L FeSO4·7H2O水溶液，在断绝空气的条件下煮沸（可以用装有毛细管的圆底烧瓶），在煮沸中加入含有25.5g KNO3的浓水溶液。
加碱法
硫酸亚铁溶液加碱氧化或将铁盐和亚铁盐的溶液按一定比例混合后加碱沉淀制得。
储存方式
储存注意事项：贮存于通风，干燥的库房中。包装应密封、防潮。避免高温，并与酸、碱物品隔离存放。
用途
四氧化三铁是一种常用的磁性材料。
-
特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。
-
天然的磁铁矿是炼铁的原料。
-
用于制底漆和面漆。
-
四氧化三铁是生产铁触媒（一种催化剂）的主要原料。
-
它的硬度很大，可以作磨料。已广泛应用于汽车制动领域，如：刹车片、刹车蹄等。
-
四氧化三铁在国内焊接材料领域已得到认可，用于电焊条、焊丝的生产尚属起步阶段，市场前景十分广阔。
-
四氧化三铁因其比重大，磁性强的特点，在污水处理方面表现出了良好的性能。
-
四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。
-
我们还可以通过某些化学反应，比如使用亚硝酸钠等等，使钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁，用来防止或减慢钢铁的锈蚀，例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑。俗称“烤蓝”。
-
制作特殊电极。
