氧化铁（英文名称：Ferric 氧化物 ，别名 铁红 ， 铁锈 ， 三氧化二铁 ，氧化铁红），铁氧化物的一种，属于 无机化合物 ， 化学式 为Fe₂O₃，分子量为159.69 g/mol。氧化铁常温下为 红棕色 固体粉末，无臭 ，通常以 α -Fe₂O₃晶型的刚玉型 三方晶系 结构 存在，少部分以亚稳定晶型 γ -Fe₂O₃的立方晶系结构存在。氧化铁不溶于水、有机酸和有机溶剂，溶于 盐酸 、 硫酸 ，微溶于 硝酸 。 三氯化铁 也可被 一氧化碳 、 氢气 等还原性气体还原，且完全 还原产物 为铁 。利用这一性质，氧化铁也被广泛用于工业炼铁 。氧化铁常存在于天然 赤铁矿 物中 ，同时也是铁锈的主要成分 。除炼铁的应用以外，氧化铁还常用于 催化 ， 磁带记录 ， 颜料染色 ， 医药 、珠宝、油漆、橡胶、塑料、建筑、陶瓷等的着色，食用红色素及分析试剂、抛光剂等行业 中。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单包含氧化铁。
自然存在
1.赤铁矿是广泛分布在各种岩石中的副矿物，以细分散颗粒状存在于许多火成岩中，在特殊的情况下，在区域变质岩中形成巨大的块体，含铁量高达70%并且可以大量产出，以菱面体、板状、致密块状等形状出现，亮闪闪钢灰色晶体为镜铁矿，鳞片状的为云母赤铁矿，松软土状的为赭石，球状聚集体为肾铁矿，纤维状的为笔铁矿 。世界赤铁矿的主要产地有 巴西 、 澳大利亚 、美国、 俄罗斯 、中国、法国和瑞典等地 ，其中较著名的有美国 苏必利尔湖 和克林顿、巴西的 迈拉斯格瑞斯 、俄罗斯 克里沃伊洛格 ，中国著名产地包括辽宁鞍山、甘肃镜铁山、湖北大冶、湖南宁乡和河北宣化等地 。
2.磁赤铁矿常以针状、板状以及云母片状生长于 磁铁矿 中。因此磁赤铁矿的分布与磁铁矿密切相关。
物质结构
氧化铁常以 α -Fe₂O₃和 γ -Fe₂O₃两种形式存在，其中 α -Fe₂O₃为氧化铁的稳定存在形式，且 α -Fe₂O₃在一定条件下可转换为 γ -Fe₂O₃形式。 而 γ -Fe₂O₃则为较低温度下氧化得到的亚稳态形式，在一定温度下加热便会完全转换为 α -Fe₂O₃形式。 其中，对于二者的金属-氧键能， α -Fe₂O₃＞ γ -Fe₂O₃。
α -Fe₂O₃，也称 赤铁矿 ，属于刚玉型 三方晶系 结构，Fe³⁺处于O²⁻形成的接近六方密堆积的空隙中，被六个相等距离的O²⁻包围 ，晶格参数a=5.0356nm，c=13.7489nm，每个晶胞有6个Fe₂O₃单元。 在 α -Fe₂O₃中，O²⁻沿六角形封闭晶格的（001）平面排列，而三分之二的八面体间隙被（001）基面上的阳离子Fe³⁺占据。
此外， α -Fe₂O₃在约260 K（莫林相变温度）以下是 反铁磁性 的，并且在260 K和950 K的奈耳温度之间表现出弱铁磁性。其制备可通过热分解法或液相沉淀法实现，磁性受压力、粒度及磁场强度影响。 α -Fe₂O₃和 α -Al₂O₃（刚玉）的 晶体结构 十分类似。
γ -Fe₂O₃，也称为 磁赤铁矿 ，是氧化铁的低温亚稳态形式，属于 立方晶系 结构 。 γ -Fe₂O₃的晶体结构和Fe₃O₄晶体十分类似 ，晶体中的Fe³⁺分布在立方晶系结构中的氧原子的四面体中心A位置上和氧的八面体中心B的位置上。
理化性质
物理性质
纯氧化铁常温下为无味的红至红棕色无定形固体粉末（天然品俗称西红），其颜色受颗粒大小、结晶形态、温度、制备方法及处理工艺等因素影响，可呈现柠檬黄色、橙色、枣红色、紫红色、红褐色等不同色彩。其相对密度（水=1）为5.12～5.25（或5.24g/cm³） ，不溶于水、有机酸和有机溶剂，可溶于盐酸、硫酸等无机酸，微溶于硝酸 。该物质颗粒细小（粒径0.01～0.05μm），比表面积较大（约为普通氧化铁红的10倍）；具备较强的紫外线吸收能力，耐光性与耐大气腐蚀性良好；部分形态（如透明氧化铁红）在漆膜或塑料中可呈现透明状态。在标准的大气压力下，氧化铁的 熔点 为1565℃，氧化铁具有两种晶型，分别为稳定刚玉型三方晶系结构的 α 型 晶体 和亚稳定 立方晶系 结构的 γ 型晶体 ，氧化铁的 折射率 为3.19。
化学性质
与酸反应
氧化铁可与酸反应生成铁盐和水。
氧化还原
制备方法
工业生产
干法
直接氧化煅烧 工艺制备氧化铁的流程如下图所示：
干法高温煅烧 制备氧化铁的基本工艺流程为下图所示：
湿法
以精制后的 氧化亚铁 和 氨水 为原料混合，控制pH值在8.5-9之间，通入 氧气 使 混合物 进行 氧化还原反应 可获得γ-FeOOH 晶体 。该过程主要的 化学方程式 为：
将晶种悬浮液加热至一定温度，同时加入精制 硫酸亚铁 溶液和 中和剂 氨水，并通入 压缩空气 ，控制该过程pH值为5-6，可获得 α -Fe₂O₃· H₂O ，晶种 γ -FeOOH也转变为 α -Fe₂O₃·H₂O。 该过程主要的 化学方程式 为：
经过一系列的除杂操作后，在800℃左右的高温下煅烧 α -Fe₂O₃·H₂O即可获得纯净的 氧化亚铁 。
该工艺的基本流程如下图所示：
以氢氧化铁为晶种:
湿法制备氧化铁的基本工艺流程如下图所示：
纳米氧化铁
尿素 发生分解：
铁离子 发生沉淀：
对沉淀进行热处理：
采用均匀沉淀法所制得产品具有 粒径 分布区间小和颗粒分散较好的优点，并且可以通过控制煅烧温度，获得利用价值较高的中间产物FeOOH。
应用领域
催化
纳米α-Fe₂O₃粉体粒子具有巨大的比表面积。表面效应显著，是一种很好的催化剂。采用纳米氧化铁制成的催化剂的活性、选择性都高于普通的催化剂，并且寿命长、易操作，广泛应用于 有机高分子化合物 氧化、还原和合成催化领域中；当其用于石油提炼时可使裂解速度提高1-5倍，作为固体燃烧剂的催化剂还能使燃烧速度较普通燃烧剂提高1-10倍，这对制造高性能火箭及导弹十分有利。
磁带
矫顽力 约为300 汉斯·奥斯特 的 γ -Fe₂O₃的微细粉末与 树脂 混合可作为磁记录的铁 氧化物 。将 混合物 涂抹在塑料胶片和AI板上，利用 磁场 中的涂敷技术，可以提高胶片的性能。 γ -Fe₂O₃的形状具有 各向异性 可以稳定产生较高的矫顽力，与树脂混合时，磁性粉末更容易获得较高的填充密度 。 γ -Fe₂O₃的这一特性使之可以广泛的应用于录音磁带、 计算机 磁带、电影录音 磁片 和复制母带等磁性记录设备中。
四氧化三铁 具有特殊的 超顺磁性 ，在 巨磁 电阻 、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁 阻抗 材料以及磁 光器件 、磁 探测器 等方面具有广阔的应用前景。
颜料
纳米氧化铁 分散在透明介质中制成连续的薄膜时具有透明的着色效果，并且耐温、耐候、耐酸碱，广泛用作高档汽车 面漆 、建筑涂料、 防腐涂料 等。
医药
利用磁性 α- Fe₂O₃纳米粒子在人体内的传输的特点制成药物载体，通过 静脉注射 到动物体内，在外加 磁场 作用下通过纳米微粒的磁性导航，使其移动到病变部位可达到定向治疗的目的。
检测
氧化铁可用于生产性能灵敏的 传感器 ，用于检测H₂、 乙醇 、CO及其他 有毒气体 。在纳米 α -Fe₂O₃中适当掺杂重金属(如Pb²⁺，Ni²⁺，Sn⁴⁺等)可提高其导性和灵敏度。
珠宝
赤铁矿 加工制成的宝石 折射率 是所有宝石中最强的 。大部分赤铁矿呈黑色、银灰色或深褐红色，对其进行抛光加工后，会使其表面会散发强的金属光泽，常被珠宝市场称作“ 黑钻 ”。片状集合体形式存在的赤铁矿会像绽开的玫瑰花瓣排列，因此赤铁矿也有有“铁玫瑰”的称号。
赤铁矿是在维多利亚时期 欧洲 十分受欢迎的宝石。 美洲 西部人民也会利用 赤铁矿 加工佩戴或摆件装饰品。
冶金
氧化铁的主要用途是作为钢铁冶炼的原料，例如铁、钢和许多合金生产；以氧化铁为原料，利用 气体还原剂 还原氧化铁可直接炼铁。20世纪60年代中期，工业上便开始采用该方法炼铁。
安全事宜
健康危害
吸入和摄入铁化合物会对人体肺部和胃肠道造成刺激。 长期处在氧化铁粉尘的环境中，肺部会 纤维化 ，肺功能受损严重。严重者会加大 肺结核 和 肺癌 的发病概率。
防护措施
在从事相关工业工作时，需要佩戴隐形眼镜或特定的眼部保护设备，防止 化学 烟尘污染眼部，同时佩戴口罩，避免吸入。