При каких условиях осуществляются следующие реакции: Fe + O₂ → FeO; Fe + O₂ → Fe₂O₃; Fe + O₂ → Fe₃O₄.

Железо при взаимодействии с кислородом может давать разные оксиды — какой именно образуется, зависит в основном от температуры и количества (парциального давления) кислорода, то есть от того, кислорода мало/избыток, и насколько условия окислительные.

1) Fe + O₂ → FeO (оксид железа(II), вюстит)

Когда образуется FeO:

• при недостатке кислорода (слабые окислительные условия), то есть когда кислорода мало относительно железа;

• при повышенной температуре (FeO устойчив именно при высоких температурах);

• в условиях, где дальнейшее окисление до Fe₂O₃ невыгодно/затруднено из-за нехватки O₂.

Типичная ситуация: раскалённое железо в среде с ограниченным доступом кислорода (например, в потоке газа с малой долей O₂).
На воздухе при обычных условиях FeO как конечный продукт обычно не “задерживается” — он склонен окисляться дальше.

2) Fe + O₂ → Fe₂O₃ (оксид железа(III), гематит)

Когда образуется Fe₂O₃:

• при избытке кислорода (сильные окислительные условия), то есть при хорошем доступе воздуха/кислорода;

• чаще при умеренном нагревании и при последующем охлаждении в окислительной атмосфере;

• также как конечный продукт при длительном окислении в кислороде/воздухе.

Типичная ситуация: нагрев железа на воздухе с хорошим доступом O₂, либо прокаливание в кислороде.
Fe₂O₃ — более “окисленный” продукт, поэтому он характерен для условий, где кислорода много.

3) Fe + O₂ → Fe₃O₄ (оксид железа(II,III), магнетит)

Когда образуется Fe₃O₄:

• при нагревании железа в кислороде или на воздухе, особенно при достаточно высокой температуре, когда на поверхности формируется плотная оксидная плёнка;

• при промежуточных условиях по кислороду: кислорода уже не так мало, чтобы образовывался только FeO, но и не настолько “жёстко окислительно”, чтобы всё уходило в Fe₂O₃;

• часто Fe₃O₄ получается как смешанный оксид, то есть как результат частичного окисления FeO и/или частичного восстановления Fe₂O₃ в реальных условиях.

Типичная ситуация: раскалённое железо на воздухе (например, при нагреве проволоки/пластины) — нередко образуется чёрная окалина, значительную долю которой составляет Fe₃O₄.

Итоговая логика (коротко по условиям)

• Кислорода мало + высокая температура → FeO

• Кислорода много (сильное окисление) → Fe₂O₃

• Нагрев на воздухе/кислороде, условия “средние”, окалина → Fe₃O₄