Óxido de hierro(III)

El α- _Fe₂O₃ tiene la estructura romboédrica del corindón (α-Al₂O₃ _{) y es la forma más común} . Se presenta naturalmente como el mineral _hematita , que se extrae como el principal mineral de hierro. Es antiferromagnético por debajo de ~260 K ( temperatura de transición de Morin ) y exhibe un ferromagnetismo débil entre 260 K y la temperatura de Néel , 950 K. ^{[ 11 ]} Es fácil de preparar mediante descomposición térmica y precipitación en fase líquida. Sus propiedades magnéticas dependen de muchos factores, por ejemplo, la presión, el tamaño de partícula y la intensidad del campo magnético.

El γ-Fe₂O₃ _tiene una estructura _cúbica . Es metaestable y se convierte a partir de la fase alfa a altas temperaturas. Se presenta naturalmente como el mineral maghemita . Es ferromagnético y encuentra aplicación en cintas de grabación, ^{[ 12 ]} aunque las partículas ultrafinas menores de 10 nanómetros son superparamagnéticas . Puede prepararse por deshidratación térmica de óxido-hidróxido de hierro(III) gamma . Otro método implica la oxidación cuidadosa del óxido de hierro ₍ II,III) (Fe₃O₄ ₎ . ^{[ 12 ]} Las partículas ultrafinas pueden prepararse por descomposición térmica de oxalato de hierro(III) .

Se han identificado o propuesto varias otras fases. La fase beta (fase β) es cúbica centrada en el cuerpo (grupo espacial Ia3), metaestable y, a temperaturas superiores a 500 °C (930 °F), se transforma en fase alfa. Puede prepararse mediante la reducción de hematita con carbono, la pirólisis de una solución de cloruro de hierro(III) o la descomposición térmica de sulfato de hierro(III) . ^{[ 13 ]}  

La fase épsilon (ε) es rómbica y muestra propiedades intermedias entre alfa y gamma, y ​​puede tener propiedades magnéticas útiles aplicables para propósitos tales como medios de grabación de alta densidad para almacenamiento de grandes datos . ^{[ 14 ]} La preparación de la fase épsilon pura ha resultado muy difícil. El material con una alta proporción de fase épsilon se puede preparar mediante la transformación térmica de la fase gamma. La fase épsilon también es metaestable, transformándose en la fase alfa entre 500 y 750 °C (930 y 1380 °F) . También se puede preparar mediante la oxidación de hierro en un arco eléctrico o mediante precipitación sol-gel a partir de nitrato de hierro(III) . La investigación ha revelado óxido de hierro(III) épsilon en esmaltes de cerámica Jian chinos antiguos , lo que puede proporcionar información sobre formas de producir esa forma en el laboratorio. ^{[ 15 ]}  

Además, se afirma que a alta presión existe una forma amorfa . ^{[ 5 ]}

_{Se espera que el} Fe₂O₃ fundido tenga un número de coordinación cercano a 5 átomos de oxígeno alrededor de cada átomo de hierro, según mediciones de gotas de óxido de hierro líquido subenfriado ligeramente deficientes en oxígeno, donde el subenfriamiento evita la necesidad de las altas presiones de oxígeno requeridas por encima del punto de fusión para mantener la estequiometría _. ^{[ 16 ]}

La principal aplicación del óxido de hierro(III) es como materia prima de las industrias siderúrgica y del hierro, por ejemplo, la producción de hierro , acero y muchas aleaciones. ^{[ 19 ]} El óxido de hierro (Fe ₂ O ₃ ) se ha utilizado en vidrieras desde la época medieval, con evidencia que sugiere su uso en la producción de vidrieras que se remonta a principios de la Edad Media, donde se utilizaba principalmente para crear colores amarillo, naranja y rojo en el vidrio, y todavía se utiliza con fines industriales en la actualidad. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Un polvo muy fino de óxido férrico se conoce como "rojo de joyero", "rojo de joyero" o simplemente rojo. Se utiliza para dar el pulido final a joyas y lentes metálicas , y antiguamente como cosmético . El rojo pule más lentamente que algunos pulimentos modernos, como el óxido de cerio (IV) , pero aún se utiliza en la fabricación de óptica y por los joyeros por el acabado superior que produce. Al pulir oro, el rojo lo tiñe ligeramente, lo que contribuye a la apariencia de la pieza terminada. El rojo se vende en polvo, pasta, envuelto en paños de pulido o en barra sólida (con un aglutinante de cera o grasa ). Otros compuestos de pulido también se denominan a menudo "rojo", incluso cuando no contienen óxido de hierro. Los joyeros eliminan los residuos de rojo de las joyas mediante limpieza ultrasónica . Los productos que se venden como " compuesto para asentar " se suelen aplicar a una correa de cuero para ayudar a conseguir un filo de navaja en cuchillos, navajas de afeitar o cualquier otra herramienta con filo.

Muestra de las fases α roja y β amarilla del óxido de hierro(III) hidratado; ^{[ 2 ]} ambas son útiles como pigmentos.

El óxido de hierro(III) también se utiliza como pigmento , bajo los nombres de "Pigmento Marrón 6", "Pigmento Marrón 7" y "Pigmento Rojo 101". ^{[ 22 ]} Algunos de ellos, como el Pigmento Rojo 101 y el Pigmento Marrón 6, están aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para su uso en cosméticos. Los óxidos de hierro se utilizan como pigmentos en composites dentales junto con óxidos de titanio. ^{[ 23 ]}

La hematita es el componente característico del color de pintura sueco rojo Falu .

El óxido de hierro(III) era la partícula magnética más común utilizada en todo tipo de soportes de almacenamiento y grabación magnética , incluidos los discos magnéticos (para almacenamiento de datos) y las cintas magnéticas (utilizadas en la grabación de audio y vídeo, así como en el almacenamiento de datos). Su uso en discos de ordenador fue sustituido por la aleación de cobalto, lo que permitió obtener películas magnéticas más delgadas con mayor densidad de almacenamiento. ^{[ 24 ]}

_El α- _Fe₂O₃ se ha estudiado como fotoánodo para la oxidación solar del agua. ^{[ 25 ]} Sin embargo , su eficacia está limitada por una corta longitud de difusión (2–4 nm) de los portadores de carga fotoexcitados ^{[ 26 ]} y la posterior recombinación rápida , lo que requiere un gran sobrepotencial para impulsar la reacción. ^{[ 27 ]} La ​​investigación se ha centrado en mejorar el rendimiento de oxidación del agua del _{Fe₂O₃ mediante} nanoestructuración , [ ^{25 ] funcionalización de} la superficie, ^{[ 28 ]} o empleando fases cristalinas alternativas como el β _- Fe₂O₃ . ^[ ₂₉ ^] 

La loción de calamina , utilizada para tratar el picor leve , se compone principalmente de óxido de zinc , que actúa como astringente , y aproximadamente un 0,5 % de óxido de hierro(III), el ingrediente activo del producto, que actúa como antipruriginoso . El color rojo del óxido de hierro(III) es también el principal responsable del color rosado de la loción.