氧化铁
[CAS 1332-37-2]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机盐 >> 氧化物和过氧化物 >> 金属氧化物
• 产品名称: 氧化铁
• 英文名: Iron oxide
• 别名: Iron oxide red; AM 125; AX 1000; Ancor FR; Ancor FY; Auvico AX 1000; BUS; EP-A 0014382; Ferroxon 422; Ferroxon 430; Ferroxon 510; Gastromark; JC-CPW; KN-O; Lautamasse; Luxmasse; MAP 514; MIO 2F; MIO 40GN; MIO-KS; MION 46L; Magnet Black S 0045; NAT; NYB 40; Prodorite Filler; R 2899HP; R 8098; SE-DBS; Siferrit; TAN 20A; TMB1120; Tarox LL 50; Tarox R 110; Tenshoin Bengara; Toda Color 100ED-PR101; Toda Color 160ED
• CAS 登录号: 1332-37-2 (8075-66-9)
• EC 号码: 215-570-8

安全数据

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	1	H372
急性毒性	Acute Tox.	4	H332
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319

chemBlink 化学品故事

氧化铁（CAS 1332-37-2）通常是与铁氧化物材料有关的通用商品名称，并不能仅凭这个名称确定一种唯一的纯晶体。铁和氧能够形成多种重要固体，包括主要成分为 Fe₂O₃ 的赤铁矿、Fe₃O₄ 的磁铁矿，以及与天然赭石密切相关的含水氧化物和羟基氧化物。铁的氧化状态、晶体结构、含水程度、颗粒大小以及天然杂质不同，可以使这些材料呈现黄、橙、红、棕和黑等颜色。正是这种丰富而稳定的色彩，使铁氧化物成为人类使用历史最悠久的颜料材料之一。

在人们知道元素、化合价和晶体结构以前很久，就已经学会寻找和利用有颜色的泥土。天然赭石通常含有铁矿物、黏土和其他地质成分。黄色赭石的颜色常与针铁矿等含水铁矿物有关，而红色赭石通常含有较多赤铁矿。这些有色矿物可以被采集、研磨成粉，再与水、动物脂肪、植物性黏结材料或其他物质混合，制成可以涂抹的颜料。

考古发现表明，人类加工赭石的历史远远早于欧洲著名洞穴壁画。在非洲一些中石器时代遗址中，发现了距今数万年甚至更早的赭石，并留下刮削、研磨和有目的加工的痕迹。南非布隆博斯洞穴的一项著名发现年代约为十万年前。研究人员在那里发现了经过加工的富含赭石混合物以及作为容器使用的鲍鱼壳，并据此提出，当时的人类已经在有计划地制备和保存含赭石材料。这说明铁矿物颜料在人类物质文化中的出现极其久远。

后来，铁氧化物成为史前洞穴绘画中重要的红色和棕色来源。天然富铁土壤经过研磨就能够得到颜料。与许多容易受到光、氧和微生物破坏的有机色素不同，铁氧化物属于相当稳定的无机矿物颜料。在洞穴等受到保护的环境中，它们可以经历漫长岁月而仍然保留可以辨认的颜色。

黄色赭石和红色赭石之间还存在一个很有意思的化学联系。针铁矿等铁的羟基氧化物受热以后，可以失去结构中的水，并逐渐转变成以赤铁矿为代表的红色氧化铁相。随着矿物结构改变，原本偏黄的材料可以明显变红。因此，人们并不一定需要在自然界中分别寻找所有颜色，通过加热富铁矿物也可能改变颜料的颜色。

考古学家在判断某一件史前红色颜料是否确实经过人为加热时必须非常谨慎，因为自然界本来就存在大量红色赤铁矿。但是从矿物化学本身来说，这种颜色变化十分明确：含羟基的铁矿物脱水并发生结构转变以后，可以形成红色赤铁矿。这个过程很好地体现了材料化学的基本规律——加热改变结构，而结构改变颜色。

不同铁氧化物为什么会有如此不同的颜色？原因并不仅仅在于“都含有铁”。无机固体的颜色取决于电子结构怎样吸收可见光。铁可以具有不同的氧化状态，并处于不同的原子配位环境；铁和氧在晶体中的排列方式也可以不同。这些因素决定哪些波长的光被吸收，哪些光最终进入人的眼睛。颗粒大小和形状还会影响光的散射，因此即使化学组成相近，颜料的实际色调也可能不同。

磁铁矿提供了一个特别鲜明的例子。Fe₃O₄ 同时含有二价铁和三价铁，通常呈黑色，而且具有明显的磁性。赤铁矿同样由铁和氧组成，却常呈红褐色，并表现出不同的磁性。这说明仅仅知道一种材料由哪两种元素组成，远远不足以预测它的全部性质。

现代工业把天然赭石中变化很大的颜色发展成了可以精确控制的合成颜料。通过控制制备条件，可以调节铁氧化物的晶体类型、颗粒大小、颗粒形状、纯度和色调。红色、黄色、棕色和黑色铁氧化物颜料被广泛用于涂料、混凝土、建筑材料、陶瓷和塑料等产品。它们价格相对较低，而且具有良好的耐光性、耐候性和化学稳定性。

铁氧化物的复杂性还可以从日常生活中最熟悉的“铁锈”看出来。铁在潮湿空气中腐蚀以后形成的锈层，通常并不是一种纯净的 Fe₂O₃。其中可能同时存在多种氧化铁、羟基氧化铁、含水物以及结晶程度很低的物质，其组成会受到水分、氧气、盐分、温度和腐蚀时间影响。因此，把所有红棕色铁锈简单写成一种固定化学式，只是一种方便的简化。

这一点对于 CAS 1332-37-2 尤其值得注意。“氧化铁”这个宽泛名称本身不能保证产品一定属于某一种纯矿物晶相。不同用途的商品氧化铁可能在组成、晶型、颗粒性质和纯度方面有所不同。因此，当实际应用对晶型、铁的氧化状态、颗粒大小或者纯度有严格要求时，应当进一步查看具体产品规格，而不能只根据通用名称判断。

很少有无机材料像铁氧化物一样如此长久地伴随人类。它们在人类出现以前就已经给岩石和土壤染上颜色；史前人类采集、研磨和加工它们；它们成为人类最早保存至今的视觉表达所使用的颜料之一；今天，人们又能够通过控制晶体和颗粒结构制造具有特定颜色和性能的现代工业材料。

这种连续性非常特别。史前人类研磨一块红色矿土，现代材料科学家控制氧化铁颜料的晶型和粒径，两者实际上都在利用同一个基本关系：铁和氧怎样结合、原子怎样排列以及颗粒怎样与光相互作用，最终决定了我们看到什么颜色。氧化铁因此不仅是一类普通无机材料，也是化学连接地质、颜色、技术与人类文化历史最悠久的例子之一。

References

1. Henshilwood, C. S. et al. (2011). "A 100,000-Year-Old Ochre-Processing Workshop at Blombos Cave, South Africa." Science, 334, 219-222.

2. Cornell, R. M.; Schwertmann, U. (2003). The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses. Wiley-VCH.

3. Eastaugh, N.; Walsh, V.; Chaplin, T.; Siddall, R. (2008). Pigment Compendium: A Dictionary and Optical Microscopy of Historical Pigments. Butterworth-Heinemann.

4. 有关赭石、赤铁矿、针铁矿以及铁羟基氧化物受热转化的考古学和矿物学研究资料。