磁铁矿

磁铁矿是一种矿物，也是主要的铁矿石之一，化学式为Fe3O4。它是铁的氧化物之一，具有亚铁磁性；它被磁铁吸引，可以被磁化成为xxx磁铁。它是地球上所有天然矿物中磁性xxx的。天然磁化的磁铁矿块，称为磁石，会吸引小铁块，这就是古人xxx次发现磁性的原因。

磁铁矿呈黑色或棕黑色，具有金属光泽，莫氏硬度为5-6，并留下黑色条纹。小颗粒磁铁矿在火成岩和变质岩中很常见。

IUPAC的化学名称是氧化铁（II，III），通用化学名称是氧化亚铁。

除了火成岩外，磁铁矿还存在于沉积岩中，包括带状铁地层以及湖泊和海洋沉积物中的碎屑颗粒和磁化石。磁铁矿纳米颗粒也被认为是在土壤中形成的，在那里它们可能会迅速氧化成磁赤铁矿。

磁铁矿的化学成分为Fe2+(Fe3+)2(O2-)4。这表明磁铁矿同时含有亚铁（二价）和三价铁（三价），表明在含氧量中等的环境中结晶。其结构的主要细节是在1915年确定的。它是最早使用X射线衍射获得的晶体结构之一。结构为反尖晶石，O2−离子形成面心立方占据间隙位点的晶格和铁阳离子。一半的Fe3+阳离子占据四面体位置，而另一半与Fe2+阳离子一起占据八面体位置。晶胞由32个O2-离子组成，晶胞长度为a=0.839nm。

作为反尖晶石族的一员，磁铁矿可以与类似结构的矿物形成固溶体，包括ulvospinel(Fe2二氧化钛4)和镁铁氧体(MgFe2哦4）。

钛磁铁矿，也称为含钛磁铁矿，是磁铁矿和尖晶石之间的固溶体，在许多镁铁质火成岩中结晶。钛磁铁矿在冷却过程中可能会发生氧化溶出，导致磁铁矿和钛铁矿向内生长。

天然和合成磁铁矿最常见的是以{111}面为界的八面体晶体和菱形十二面体。孪晶发生在{111}平面上。

水热合成通常产生单个八面体晶体，其直径可达10毫米（0.39英寸）。在矿化剂（如0.1MHI或2MNH4Cl）和0.207MPa、416-800°C的条件下，磁铁矿生长为晶体，其形状是菱形-十二面体形式的组合。晶体比平时更圆。更高形式的出现被认为是由于圆形晶体中较低的表面与体积比引起的表面能降低的结果。

磁铁矿对于了解岩石形成的条件很重要。磁铁矿与氧气反应生成赤铁矿，矿物对形成缓冲，可以控制其环境的氧化程度（氧逸度）。这种缓冲液被称为赤铁矿-磁铁矿或HM缓冲液。在较低的氧含量下，磁铁矿可以与石英和铁橄榄石形成缓冲层，称为QFM缓冲层。在更低的氧含量下，磁铁矿与方铁矿形成缓冲称为MW缓冲液。QFM和MW缓冲液已广泛用于岩石化学的实验室实验。特别是QFM缓冲区产生的氧逸度接近于大多数火成岩的氧逸度。

通常，火成岩含有钛磁铁矿和赤铁矿或钛赤铁矿的固溶体。矿物对的组成用于计算氧逸度：在岩浆中发现了一系列氧化条件，氧化态有助于确定岩浆如何通过分级结晶演化。磁铁矿也是通过蛇纹石化从橄榄岩和纯英岩中生产出来的。

磁石被用作磁罗盘的早期形式。磁铁矿一直是古地磁学的重要工具，古地磁学是了解板块构造的重要科学，也是磁流体动力学和其他科学领域的历史数据。

磁铁矿与其他氧化铁矿物如钛铁矿、赤铁矿和紫尖晶石之间的关系已得到大量研究；这些矿物质与氧气之间的反应会影响磁铁矿保存地球磁场记录的方式和时间。

在低温下，磁铁矿经历了从单斜结构到立方结构的晶体结构相变，称为Verwey转变。光学研究表明，这种金属到绝缘体的转变是尖锐的，发生在120K左右。Verwey转变取决于晶粒尺寸、畴状态、压力和铁氧化学计量。在130K附近的Verwey转变附近也会出现一个各向同性点，此时磁晶各向异性常数的符号从正变为负。磁铁矿的居里温度为580°C(853K；1,076°F)。

如果磁铁矿的数量足够大，则可以使用测量磁强度的磁力计在航磁测量中找到它。

磁铁矿和石英等重矿物（深色）海滩沙（奈，印度）。

有时会在沙滩中大量发现磁铁矿。这样的黑沙滩（矿砂或铁砂）在不同的地方，如被发现在龙鼓滩的香港;加利福尼亚州，美国;和新西兰北岛的西海岸。被岩石侵蚀的磁铁矿被河流带到海滩，并被波浪作用和水流聚集。在带状铁地层中发现了巨大的矿床。这些沉积岩已被用于推断地球大气中氧含量的变化。

在智利的阿塔卡马地区（智利铁矿带）也发现了大量磁铁矿；所述情人节的区域乌拉圭;基律纳，瑞典;在Tallawang地区的新南威尔士州;而在阿迪朗达克的区域纽约在美国合众国。KedietejJill是毛里塔尼亚最高的山峰，完全由矿物制成。在挪威、罗马尼亚和乌克兰也发现了矿床。在秘鲁南部发现了富含磁铁矿的沙丘。2005年，一家名为CarderoResources的勘探公司在秘鲁发现了一个巨大的含磁铁矿沙丘矿床。沙丘区占地250平方公里（100平方英里），最高的沙丘位于沙漠地面上方2,000多米（6,560英尺）处。沙子含有10%的磁铁矿。

大量的磁铁矿会影响罗盘导航。在塔斯马尼亚州，有许多地区拥有高度磁化的岩石，可以极大地影响指南针。在塔斯马尼亚州使用指南针时，需要额外的步骤和重复的观察以将导航问题降至最低。

与磁铁矿晶体立方习惯是罕见的，但在Balmat，已发现圣劳伦斯县，纽约，和浪板，瑞典。这种习惯可能是在阳离子（如锌）存在下结晶的结果。

由于生物矿化作用，磁铁矿也可以在化石中找到，被称为磁化石。还有，在起源磁铁矿的情况下空间从未来陨石。

生物磁性通常与磁铁矿的生物成因晶体的存在有关，磁铁矿在生物体中广泛存在。这些生物的范围从趋磁细菌（例如，MagnetospirillumMagnetotacticum）到动物，包括人类，其中磁铁矿晶体（和其他磁性敏感化合物）存在于不同的器官中，具体取决于物种。生物磁铁矿解释了弱磁场对生物系统的影响。细胞对电场和磁场（电流趋向性）的敏感性也有化学基础。

纯磁铁矿颗粒在磁小体中生物矿化，磁小体由多种趋磁细菌产生。磁小体由长链定向磁铁矿颗粒组成，细菌用于导航。这些细菌死亡后，磁小体中的磁铁矿颗粒可能作为磁体化石保存在沉积物中。某些类型的非趋磁性厌氧细菌也可以通过将无定形氧化铁还原为磁铁矿，在无氧沉积物中产生磁铁矿。

鸟类的数种已知掺入磁铁矿晶体在用于上部喙magnetoreception，，其（与结合隐在视网膜）给他们，以感测方向的能力，极性，和所述环境的大小磁场。

Chitons是一种软体动物，具有称为齿舌的舌状结构，上面覆盖着磁铁矿涂层的牙齿或小齿。磁铁矿的硬度有助于分解食物。

生物磁铁矿可以存储有关生物体所处磁场的信息，这有可能让科学家了解生物体的迁移或地球磁场随时间的变化。

由于含铁量高，磁铁矿长期以来一直是主要的铁矿石。在高炉中将其还原为生铁或海绵铁，然后再转化为钢。

1930年xxx发了使用醋酸磁性磁带进行录音。德国磁唱机使用磁铁矿粉作为记录介质。继第二次世界大战，3M公司继续在德国的设计工作。1946年，3M的研究人员发现，他们可以通过用针状的伽马氧化铁(γ-Fe2O3)颗粒代替磁铁矿来改进利用立方晶体粉末的磁铁矿胶带。

世界上大约2%到3%的能源预算分配给哈伯工艺用于固氮，该工艺依赖于磁铁矿衍生的催化剂。工业催化剂是从细磨的铁粉中获得的，铁粉通常是通过还原高纯度磁铁矿获得的。粉状的铁金属被燃烧（氧化）成具有规定粒度的磁铁矿或方铁矿。然后磁铁矿（或方铁矿）颗粒被部分还原，去除一些氧正在进行中。所得催化剂颗粒由磁铁矿核组成，包裹在方铁矿壳中，而方铁矿壳又被铁金属外壳包围。催化剂在还原过程中保持其大部分体积，从而形成高度多孔的高表面积材料，从而提高其作为催化剂的有效性。

磁铁矿微米和纳米颗粒用于各种应用，从生物医学到环境。一种用途是用于水净化：在高梯度磁分离中，引入受污染水中的磁铁矿纳米颗粒将与悬浮颗粒（例如固体、细菌或浮游生物）结合并沉淀到流体底部，从而使污染物被磁铁矿颗粒回收再利用。这种方法也适用于放射性和致癌粒子，使其成为重金属进入水系统的重要清理工具。

磁性纳米粒子的另一个应用是制造铁磁流体。除了玩起来很有趣之外，它们还以多种方式使用。铁磁流体可用于人体内的靶向药物递送。与药物分子结合的颗粒的磁化允许将溶液“磁性拖曳”到身体的所需区域。这将允许仅治疗身体的一小部分区域，而不是整个身体，并且在癌症治疗等方面可能非常有用。磁流体还用于磁共振成像(MRI)技术。

为了从废物中分离煤，使用了重介质浴。该技术利用了煤（每立方米1.3-1.4吨）和页岩（每立方米2.2-2.4吨）之间的密度差异。在中等密度的介质（含磁铁矿的水）中，石头会下沉而煤会漂浮。