
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
ある物質が化学式でAmBnで表されるということはA,Bの原子数の比がm:nになるということのはずです。
Fe3O4であればFeの原子数とOの原子数の比が3:4です。
FeがFe(II)とFe(III)の2つの状態を取り得るということでこの2つの酸化状態にあるFeの割合を求めるのであれば電荷の保存(全体は中性)を使います。
m個のFeの中でFe(II)がx個、Fe(III)がy個あるとします。
x+y=3
2x+3y=2×4
これでx=1、y=2がでてきます。
Fe全体に対する割合が知りたいのであれば1/3と2/3です。
Fe0.92O であれば
x+y=0.92
2x+3y=2
x=0.76、y=0.16
Fe(II):Fe(III)=76:16=19:4
組成式はFe23O25としても同じです。
これの方がFe3O4と同じような表現形式になっているのである意味で分かりやすいかもしれません。
Feの全体に対するFe(II)とFe(III)の割合が知りたいのであれば19/23、4/23です。
(Fe(1-x)O と書いているのはFeOの修正型であると見ているからでしょう。結晶構造もFeOのものとほとんど同じで少しずれるということになります。Feの数の少なくなった分は穴が空くことになります。)
おまけ
理化学辞典で酸化鉄を調べるとFeOの項にウスタイトが出てきます。
Fe(1-x)O x<0.043
となっています。
wikipediaではx=0.05とか0.065という数字が出ています。
この数字からすると問題文にあるx=0.08という数字は少し大きすぎるように思います。
ウスタイトやマグネタイトをnFeO・mFe2O3で解釈しようとする場合がよくあります。
これだと任意の割合で混ぜることができるというイメージを持ってしまいます。でもFeOとFe2O3の混合物ではありません。Fe(II)とFe(III)が決まった位置に入る結晶構造をつくるのですから任意の割合で混ぜるということはできません。結晶構造のどこかに穴があいてしまうのです。これが多くなると結晶を組むことはできなくなります。(この問題で言うとOが25個に対してFeが23個しかないのです。FeOの結晶構造で考えるとFeの入っていた場所が2つ、穴が空いていることになります。その分、Fe(II)がFe(III)に変わっているところが4つあるということです。Fe(II)とFe(III)ではイオン半径も異なりますから格子定数も変わってきます。)
FeOもFe3O4も鉄欠損型の不定比化合物を作るようですがどちらも鉄の欠損率は最大で約3~4%(理化学辞典)です。
問題文の中に出てきている「酸素イオンの空孔」という言葉はよく分かりません。
これは酸素欠損の場合に当てはまる言葉のように思います。
どちらにしろこの問題を解く上では関係がありません。
wikiに
Fe(1-y)O 0≦y<0.25
という表現がみられます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%82%B9% …
y=0.25というのはFe3O4の場合です。
FeOからFe3O4までの任意の組成が可能であるという前提で書かれた表現であるということになります。
「?」の付く表現であるということになります。
これもFeOとFe2O3を混ぜたものというイメージから出てきたものではないでしょうか。
ウスタイトというのは鉱物名です。安定に存在できる物質でなければいけません。
No.2
- 回答日時:
1) コノ問題は`組成がFe 0.920 であらわせる` をどのように式にあらわすかで回答がかわりでしょう
2) Fe^(2+)O・Fe^(3+)2O3 の 1モル 中 Fe^(2+)O = x mol , Fe^(3+)2O3 = y mol トスル x + y =1.00
3) Fe= 55.8、 O=16.0 カラ 組成 Fe = 0.920 は
Fe = 55.8 ( x + 2y ) g、 全量 (W) = ( 55.8 + 16.0)x + ( 111.6 + 16x3)y gトナル
組成 55.8 (x+2y) / W = 0.920 ,
x=1-y から 55.8 (1ーy+2y) = 0.920 ( 71.8(1-y) + 159.6 y )
55.8 + 55.8y = 0.920 ( 71.8 + 87.8y ) カラ y=0.414 x=0.586、 W=108.2
4) Fe^(2+) の 割合 (重量) = 55.8x/W = 0.302, ( x=0.586)
Fe^(3+) の 割合 (重量) = 55.8 (2)y/W = 0.427, (y=0.414)
No.1
- 回答日時:
ウスタイトは酸化鉄(3)と酸化鉄(2)とからなる化合物と考えられるので化合物の1mol当たりの酸化鉄(3)のモル数をX mol、酸化鉄のモル数を Y molとすれば次の式が成り立ちます。
X + Y = 1
鉄の量 / 酸素の量 = 2X + Y / (3X +Y) = 0.92
上の式から
X = 0.0952
Y = 0.905
したがって Fe2O3 の中の鉄の量 = 0.0952 *2 = 0.190
FeO の中の鉄の量 = 0.905
したがって
Fe^2+ の割合は 0.905 / (0.905+0.190) = 0.83
Fe^3+ の割合は 0.190 / (0.905+0.190) = 0.17
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