Demir oksit genellikle dağlık bölgelerdeki kayalardan çıkan bir bileşiktir. Bu bileşiğe çıplak elle dokunulamaz çünkü bileşikteki oksitleyici gaz hava ile temas ettiğinde yanıcı bir madde haline gelir. Bu bileşik Türkiye'de Doğu Anadolu'nun doğusunda Van ilinde bol miktarda bulunmaktadır.
Demir oksitler, demir ve oksijenden oluşan kimyasal bileşiklerdir. Bilinen on altı demir oksit ve oksihidroksit vardır, bunlardan en bilineni bir demir (III) oksit formu olan pastır. Demir oksitler ve oksihidroksitler doğada yaygın olarak bulunur ve birçok jeolojik ve biyolojik süreçte önemli bir rol oynar. Demir oksit malzemeler toksik olmayan, kanama yapmayan, hava koşullarına dayanıklı ve ışığa dayanıklı pigmentler verir. Doğal demir oksitler, bir veya daha fazla demir veya ferrik oksit ile manganez, kil veya organik maddeler gibi safsızlıkların bir kombinasyonunu içerir. Sentetik demir oksitler, kırmızıları üretmek için demir sülfat gibi demir tuzlarının termal ayrışması; sarıları, kırmızıları, kahverengileri ve siyahları üretmek için çökeltme (örneğin, Penniman-Zoph işlemi); ve sarıları ve siyahları üretmek için organik bileşiklerin demirle indirgenmesi (örneğin, belirli kimyasalların varlığında nitrobenzenin aniline indirgenmesi) dahil olmak üzere çeşitli şekillerde üretilebilir. Kırmızılar, sarı veya siyahların kalsine edilmesiyle üretilebilir.
En önemli reaksiyon cFe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
Bir başka redoks reaksiyonu da aşırı 2 Al + Fe2O3 → 2 Fe + Al2O3 Bu işlem, erimiş demiri iki ray parçası arasına akıtmak için seramik bir kap kullanarak tren rayları gibi kalın metalleri kaynaklamak için kullanılır. Termit ayrıca silahlarda ve küçük ölçekli dökme demir heykel ve alet yapımında da kullanılır.
Yaklaşık 400 °C'de hidrojen ile kısmi indirgeme, hem Fe(III) hem de Fe(II) içeren siyah manyetik bir malzeme olan manyetit üretir: 3 Fe2O3 + H2 → 2 Fe3O4 + H2O Demir(III) oksit suda çözünmez ancak hidroklorik gibi güçlü asitlerde kolayca çözünür ve ayrıca demir(III) oksitleri diğer metal oksitler veya karbonatlarla ısıtmak ZnO + Fe2O3 → Zn(FeO2)2 olarak bilinen malzemeleri verir.
Kazuyuki Hayashi, 2.1 Nanoboyutlu Demir Oksit Kırmızı Parçacıklarının Geliştirilmiş Dağılabilirliği Demir oksit, yeryüzündeki zengin bir element ve çok işlevli bir malzeme olması nedeniyle birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. α-Fe2O3 (hematit) en popüler malzemedir ve genellikle "Bengara" veya demir oksit kırmızısı olarak adlandırılır. Bengara'nın antik duvar boyamacılığından gelen uzun bir geçmişi vardır [2]. α-Fe2O3 partikülleri günümüzde çeşitli prosedürlerle üretilmektedir. Üretim sürecinin bir örneği Şekil 38.1'de gösterilmektedir. En popüler yöntemlerden biri, demir ve sodyumun nötr reaksiyona eklendiği ve Fe3O4 ve α-FeOOH gibi demir oksit öncüllerini elde etmek için oksitlendiği ıslak sentezdir. Daha sonra öncüller α-Fe2O3 partikülleri elde etmek için ısıtılır. Nihai partikül boyutu ve dağılımı neredeyse öncülün özelliklerine göre belirlenir. Nanoboyutlu α-Fe2O3 partikülleri daha düşük gizleme gücüne sahiptir ve kaplanmış filmlerde daha yüksek ışığa sahip olan trans-demir oksit kırmızısı gibi renklendirici partiküller için uygulanabilir. Özellikle, uygun bir trans-demir oksit kırmızısı partikülü nanoboyutlu α-FeOOH öncüllerinden elde edilebilir.
Şekil 38.1. Demir oksit üretim sürecinin şematik gösterimi. Özellikle UV ışığı demir oksit kırmızı kaplamalı film tarafından emilir. Trans-demir oksit kırmızı kaplamalı filmde dalga boyu ve ışık şeffaflığı arasındaki ilişki Şekil 38.2'de gösterilmektedir. UV ışığının ışık geçirgenliği daha düşüktür; ancak IR ışığı kaplanmış filmden kolayca geçer. Demir oksit kırmızısı partiküllerinin partikül boyutu ile λ = 700 nm'deki ışık şeffaflığı arasındaki ilişki Şekil 38.3'te gösterilmektedir. Parçacık boyutu 100 nm'den daha ince olduğunda, ışık şeffaflığı daha büyük olur. Daha sonra, demir oksit pigmenti UV Şekil 38.3'ün bir fonksiyonu ile şeffaflık filmi için transpigment olarak uygulanabilir. Partikül boyutu ve ışık şeffaflığı arasındaki ilişki
(λ = 700 nm). Trans-demir oksit kırmızı partiküllerinin hazırlanma prosedürü şu şekilde belirtilmiştir: demir sülfat çözeltisi ve lüsyon karıştırılır ve reaktörde N2-gaz kabarcığı ile yaşlandırılır; daha sonra, oksidasyon reaksiyonu havalandırma ile gerçekleşir ve reaktörde nano boyutlu α-FeOOH partikülleri sentezlenir. α-FeOOH partikülleri, demir oksit kırmızı pigmentinin öncü partikülleri olarak 80 nm'lik α-FeOOH tozu elde etmek için yıkanır ve kurutulur. α-FeOOH partikülleri fırında 250-400°C'de ısıtılır ve α-Fe2O3 partiküllerine dehidre edilir ve ardından Şekil 38.4'te gösterildiği gibi nano boyutlu demir oksit kırmızı partikülleri elde edilir. Parçacık boyutu çok küçük olduğu için nano boyutlu demir oksit kırmızı parçacıkların dağılması zordur. TEM fotoğrafında gösterildiği gibi birlikte pıhtılaşma eğiliminde oldukları görülmektedir. Kolay dağılım için partiküllere bir yüzey işlemi uygulamak gerekir. Demir oksit kırmızısı partiküller üzerine silikon kaplanarak partiküller arasındaki oranın azaltılmasını öneriyoruz. Silikon, nano boyutlu demir oksit kırmızısı parçacıkları üzerine kaplanmıştır.
