Закись-окись железа встречается в природе в виде минерала магнетита и может быть получена искусственным путем из солей закиси и окиси железа. Она представляет собой шпинель типа МО • М203, в которой железо присутствует в виде двух — и трехвалентного окисла. В соответствии с этим состав закись-окиси железа может быть представлен формулой ЕеОЖегОз.
Все методы получения черной окиси железа мокрыми способами основаны на способности гидратов закиси и окиси железа вступать между собой во взаимодействие с образованием закись — окиси железа по следующей схеме:
2Fe (ОН)з + Fe (ОН)2 —► FeO ■ Fe203 — f~ 4Н20
Протекание этой реакции обусловлено кислотным характером гидрата окиси и основным характером гидрата закиси железа. Вначале, по-видимому, получаются продукты присоединения гидратов окиси и закиси железа, которые затем дегидратируются [76]: 2Fe <ОН)з + Fe <ОН)2 —5- Ре <ОН)2 ■ 2Ре (ОН)3 —►
Условия образования оказывают очень большое влияние на состав и свойства закись-окиси железа. Часто закись-окись железа получается в виде непрочного активного соединения, адсорбирующего значительные количества воды и легко окисляющегося кислородом воздуха в окись или гидратированную окись железа. Такая закись-окись железа образуется, в частности, при взаимодействии гидрата закиси железа со свежеосажденным аморфным гидратом окиси.
Получение закись-окиси железа основано на двух методах:
!) взаимодействие соли закиси железа с едкими или углекислыми щелочами и окисление выпадающего осадка в закись-окись железа;
2) окисление металлического железа ароматическими нитросоединениями в водном растворе солей железа.
Первый из этих методов заключается в окислении гидрата закиси железа кислородом воздуха в гидрат окиси, который вступает во взаимодействие с еще неокислившимся гидратом закиси с образованием закись-окиси железа:
2Fe (ОН)2 ф Н20 ф 0,5О2 —* 2Ре (ОН)3
2Fe (ОН)з ф Ре (ОН)2 —► FeO • Fe203 ф 4Н20
Вместо гидрата закиси железа можно применять углекислое железо, которое при нагревании гидролизуется, образуя гидрат ‘закиси, окисляющийся затем в закись-окись железа:
FeC03 ф Н20 —> Fe {ОН)2 ф С02
3Fe (ОН)2 ф 0,5О2 —► Fe304+3H20
Окисление производят при нагревании, но даже и в этом случае оно протекает медленно. По данным некоторых исследователей, окисление может быть значительно ускорено добавлением к гидрату закиси железа небольших количеств азотистокислого натрия или хлористого цинка.
Закись-окись железа, получаемая по этому методу, обладает высокой устойчивостью: она не окисляется кислородом воздуха и отличается очень высокими пигментными свойствами [76].
Приготовление закись-окиси железа окислением металлического железа ароматическими нитросоединениями в растворе электролитов начинается с коррозии железа и образования гидрата закиси, который затем окисляется в гидрат окиси железа. Последний вступает во взаимодействие с вновь образующимся в результате коррозии гидратом закиси железа. В результате этой реакции получается закись-окись железа:
Fe-f Н20ф0,502 —> Fe (ОН)2 2Fe (ОН)2 ф Н20 ф 0,5О2 —> 2Fe (ОН}3 2Ре (ОН)3 ф Fe (ОН)э —► Fe304 ф 4НаО
Образование закись-окиси железа при окислении металлического железа происходит, как уже было указано (стр. 424), только в среде электролитов, не гидролизующихся в присутствии железа.
Условия реакции оказывают очень большое влияние на состав и свойства закись-окиси железа; поэтому для получения высококачественного пигмента процесс окисления следует вести при строго определенных условиях.
При приготовлении искусственной черной окиси железа любым методом не удается получить чистую закись-окись железа FeO* • Fe303, содержащую расчетное количество закиси железа, т. е. 31,03% FeO. Содержание закиси железа в технических продуктах находится обычно в пределах 17—25%, причем чем активнее закись-окись железа в стадии получения, т. е. чем легче она окисляется, тем меньше в ней содержится закиси железа. В качестве пигментов следует применять соединения, содержащие не менее 17—18% FeO,