Oxyde de fer(III)

Il existe cinq phases distinctes d'oxyde de fer(III) :

• α-Fe₂O₃ a la structure rhomboédrique du corindon α-Al₂O₃ et est la forme la plus courante d'oxyde de fer(III), celle de l'hématite, principal minerai de fer. Il est antiferromagnétique en dessous d'environ 260 K, et légèrement ferromagnétique entre cette température (sa transition de Morin) et environ 960 K, sa température de Néel^[9]. Il peut être facilement préparé par thermolyse et précipitation en phase liquide. Ses propriétés magnétiques dépendent de plusieurs facteurs, en premier lieu de la pression, de la taille des particules et de l'intensité du champ magnétique appliqué.

• β-Fe₂O₃ a une structure cubique à faces centrées. Il est métastable, et redonne la phase α au-dessus d'environ 500 °C. Il peut être produit par réduction de l'hématite au carbone, pyrolyse d'une solution de perchlorure de fer ou thermolyse de sulfate ferrique.

• γ-Fe₂O₃ a une structure cubique. Il est métastable, et redonne la phase α à haute température. Sa forme minérale naturelle est la maghémite. Ses particules dont le diamètre est inférieur à 10 nm sont superparamagnétiques. On peut le préparer par déshydratation d'un oxyhydroxyde de fer(III) γ-FeOOH ou par oxydation ménagée de l'oxyde de fer(II,III) FeO·Fe₂O₃). Les particules ultrafines peuvent être produites par thermolyse d'oxalate de fer(III).

• ε-Fe₂O₃ a une structure rhomboédrique. Les propriétés de cette phase sont intermédiaires entre celles des phases α et γ. Elle n'a jamais été préparée sous forme pure jusqu'à présent, et a toujours été obtenue mélangé à une phase α ou γ. On peut la préparer par oxydation du fer au four à arc électrique ou par précipitation sol-gel de nitrate de fer(III). Un matériau à taux élevé de phase ε peut cependant être obtenu par traitement thermique d'une phase γ. La phase ε est métastable, redonnant de la phase α au-dessus de 500 °C à 750 °C environ.

• Fe₂O₃ amorphe existe à haute pression.

L'oxyde de fer(III) se dissout facilement dans les acides forts tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique. Il se dissout également très bien dans les agents de chélation tels que l'EDTA et l'acide oxalique.

Il entre souvent dans la composition des thermites, dont la combustion est très exothermique :

2 Al + Fe₂O₃ → 2 Fe + Al₂O₃.

Cette réaction est utilisée pour souder de grandes pièces métalliques telles que des rails de voies ferrées en guidant le fer fondu entre les pièces à souder au moyen d'un entonnoir en céramique.

Le minerai d'oxyde de fer(III) est la principale source de fer pour l'industrie sidérurgique.

Le sesquioxyde de fer est le pigment PR 101 du Colour Index, connu sous le nom de rouge anglais ; avec de l'alumine, il constitue le rouge de Mars. Leur teinte rouge varie selon le traitement de la matière par calcination^[10]. Il s'agit de noms commerciaux, dont la teinte varie selon les fabricants ; en couleurs pour artistes : 063 Rouge anglais^[11], 339 Rouge anglais^[12], 627 Rouge anglais^[13], 181, 58, 60 Rouge anglais^[14] ; en décoration d'intérieur : 150-32 Rouge anglais^[15]. Cette dernière teinte rappelle plutôt le rouge des uniformes de Horse guards et en général des tuniques rouges, autrefois obtenu à partir de la garance ou de cochenille, que le brun rougeâtre de la couleur pour artistes obtenue avec l'oxyde de fer.