生锈的铁片©Laitr Keiows
三氧化二铁呈现红棕色,我们从铁锈中就不难发现,它是非常松散的,所以内部的铁会继续接触空气中的水和氧,进而继续被氧化,所以一块铁片放着啥也不管的话,它很快就只剩铁锈了。
四氧化三铁(Fe3O4)其实就是我们平时熟悉磁铁,它是呈现黑色的,与三氧化二铁不同的是,它的铁原子和氧原子规则排列,可以形成一个非常致密的光滑表层。
图:Fe3O4的分子结构
所以,四氧化三铁可以作为很好的保护层,阻挡内部的铁与空气接触,开锅的主要目的正是为了得到这个保护层。
四氧化三铁一般通过铁在纯氧中燃烧得到,但是在高温下,铁也会与空气中的水和氧发生反应产生四氧化三铁。
熔铁©Afedchenko
不过,在空气中得到四氧化三铁并不容易,一般温度在500℃左右才可以,如果超过这个温度,它就会变成三氧化二铁,只有温度超过1400℃才会再次形成四氧化三铁。
好消息是,我们正常用火来烤铁的话(不吹风的情况下),它能达到的温度正好就是500℃左右,所以开锅自己来操作还是比较方便的。
我们前面提到过四氧化三铁是呈现黑色的,但如果你开过锅的话,你就会发现,铁锅烤火的过程中会出现蓝色,可能也正因为如此这个过程称作烤蓝。
油在地面的薄膜干涉出现多种颜色©John
出现蓝色的原因并不是因为杂质,也不是其形成氧化物的颜色,它其实是薄膜干涉的结果——铁烤火形成的氧化膜在反射光的时候出现了干涉。
事实上,铁不是唯一在烤火时会出现蓝色的金属,有许多金属都是如此,因为是否出现蓝色取决于氧化层,而不是氧化物(这点好多科普博主都说错了)。