Oxide sắt(III)

Oxide sắt(III) (công thức Fe₂O₃) là một dạng oxide của sắt. Khối lượng mol của nó là 159,6922 g/mol, với hệ số giãn nở nhiệt là 12,5×10/℃ và nhiệt độ nóng chảy đạt 1565 ℃.

Về mặt hóa học, sắt oxide cũng thuộc nhóm oxide lưỡng tính tương tự như nhôm oxide. Fe₂O₃ không phải là loại oxide dễ chảy; nó là một oxide khó chảy. Đây là dạng phổ biến nhất của sắt oxide tự nhiên và có thể được thu nhận từ đất sét đỏ.

Trong lĩnh vực gốm sứ

Các hợp chất của sắt là những chất tạo màu phổ biến nhất trong ngành gốm sứ. Tính chất màu sắc của sắt có thể thay đổi tùy theo môi trường lò, nhiệt độ nung, thời gian nung và thành phần hóa học của men. Chính vì vậy, sắt được coi là một trong những nguyên liệu thú vị nhất.

Trong môi trường nung khử, Fe₂O₃ dễ dàng bị khử (do cacbon hoặc các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu hoặc môi trường lò) thành FeO và chuyển thành chất chảy. Để giữ sắt(III) oxide, môi trường nung phải là oxy hóa từ 700–900 ℃. Trong môi trường oxy hóa, Fe₂O₃ vẫn giữ nguyên và tạo màu men từ hổ phách (amber) đến vàng nếu hàm lượng tối đa trong men là 4% (đặc biệt rõ rệt nếu men có chì oxide và calci oxide), cho men màu da rám nắng (tan) nếu hàm lượng khoảng 6% và cho màu nâu nếu hàm lượng Fe₂O₃ cao hơn.

Màu đỏ của sắt(III) oxide có thể thay đổi trong một khoảng nhiệt độ nung thấp dưới 1050 ℃. Khi nung ở nhiệt độ thấp, màu sẽ là cam sáng. Khi nhiệt độ tăng, màu sẽ chuyển từ đỏ sáng sang đỏ sậm và cuối cùng là nâu. Sự chuyển từ đỏ sang nâu xảy ra đột ngột trên một khoảng nhiệt độ hẹp, cần lưu ý.

Hầu hết các loại men sẽ có khả năng hòa tan sắt(III) oxide cao hơn khi nung chảy so với khi ở trạng thái rắn, do đó sẽ có sắt oxide kết tinh trong men khi làm nguội, dù là trong môi trường oxy hóa hay khử. Men có hàm lượng chất chảy cao và điểm nóng chảy thấp sẽ hòa tan nhiều sắt hơn.

Kẽm làm giảm màu của sắt. Titan và rutil với sắt có thể tạo ra hiệu ứng đốm hoặc vệt màu rất đẹp. Trong men khử (reduction glaze) có Fe₂O₃, men sẽ có màu từ ngọc lam đến xanh táo (khi men có hàm lượng soda cao và có bo oxide). Trong men calcia, Fe₂O₃ có xu hướng tạo màu vàng. Trong men kiềm tạo màu từ vàng rơm (straw yellow) đến vàng nâu (yellow brown). Men chì nung thấp, men kali và natri có màu đỏ khi thêm Fe₂O₃ (không có sự hiện diện của bari).

Fe₃O₄ (oxide sắt từ) là sự kết hợp của Fe₂O₃ và FeO, kết quả của phản ứng chuyển đổi không hoàn toàn hoặc có thể là dạng khoáng vật kết tinh tự nhiên, cho màu nâu. Dạng sau thường được dùng để tạo đốm nâu li ti (specking) trong men.

Bên cạnh việc tạo màu, việc thêm Fe₂O₃ vào men còn giúp giảm tình trạng rạn men (khi hàm lượng sử dụng dưới 2%).