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铁化合物
✍ dations ◷ 2025-07-19 06:30:19 #铁化合物
铁化合物是铁和其它元素形成的化合物。铁在化合物中存在−2到+6共9种氧化态,如右表所示。铁可以和卤素形成二元或多元化合物。卤化亚铁都可以由铁和氢卤酸反应得到:该反应生成卤化亚铁的水合物。卤素(碘除外)和铁发生放热反应,生成三价铁的化合物:而碘和铁的反应只生成碘化亚铁。在水溶液中,Fe3+可以将I−氧化为单质:氟化亚铁(FeF2)可以以无水物和四水合物的形式存在,它们都是白色晶体。无水物由无水氯化亚铁和氟化氢反应得到,四水合物由溶液结晶产生。氟化亚铁微溶于水。氟化铁(FeF3)也可以无水物和三水合物的形式存在,无水物是白色固体,而水合物略带浅粉色。氯化亚铁(FeCl2)在无水时为灰棕色固体,它可以形成绿色的四水合物。铁和氯化氢在甲醇中反应,可以得到氯化亚铁的甲醇合物,甲醇合物在160°C分解,可以得到无水物。FeCl2和两分子的Cl反应,生成配合物2。氯化铁(FeCl3)是最常见的铁的含卤化合物。它以黑绿色的无水物和深黄色的六水合物的形式存在,它们都容易潮解。氯化铁和酚类反应,可以形成深紫色的配合物。溴化亚铁(FeBr2)易潮解,是棕黄色固体,具有CdI2层状结构。溴化铁(FeBr3)是棕黄色固体,它是强路易斯酸,可以催化一些有机反应,如苯的溴化反应。溴化铁在200°C分解,生成溴化亚铁和溴单质。碘化亚铁是白色至灰白色固体,在潮湿空气中易被氧化。由于碘化亚铁溶液中不存在Fe3+,因此它可用于制备氢氧化亚铁(Fe(OH)2)。碘化铁(FeI3)需要在氩气下,由Fe(CO)4I2的稀溶液与过量的碘在正己烷溶液中反应得到。它能够被水、吡啶等溶剂分解。高氯酸亚铁(Fe(ClO4)2)的六水合物是浅绿色晶体,易溶于水,可溶于乙醇。高氯酸铁(Fe(ClO4)3)的水合物是略带灰紫色的固体,易溶于水。其FeIII可以和不同的配体结合,形成配合物,如(ClO4)3·3H2O、(ClO4)3·3H2O等。高氯酸亚铁和高氯酸铁都可用于有机合成。碘酸铁(Fe(IO3)3)可由硝酸铁和碘酸反应得到,它的热分解产物为α-Fe2O3。高碘酸铁钾(K2FeIO6)是一种分析试剂,可用于检验Li+。氧化亚铁(FeO)是黑色粉末,可由草酸亚铁隔绝空气时的热分解反应制备:它是碱性氧化物,溶于酸形成亚铁盐。三氧化二铁(Fe2O3)是红棕色固体,草酸铁或硝酸铁的热分解可以得到具有顺磁性的α-Fe2O3,四氧化三铁氧化可以得到具有铁磁性的γ-Fe2O3。铁锈是氧化铁的水合物(Fe2O3·xH2O)。四氧化三铁(Fe3O4)是黑色固体,具有铁磁性,是电的良导体。所有铁的氧化物在高温下都可以被氢气、一氧化碳还原为单质铁。在含有Fe2+的溶液中滴加氢氧化钠,可以得到白色的氢氧化亚铁(Fe(OH)2),这种化合物在空气中极易被氧化,最后生成红棕色的氢氧化铁。氢氧化铁的化学式通常写作Fe(OH)3,但它实际上是羟基氧化铁的水合物(FeO(OH)·H2O)。氢氧化亚铁和氢氧化铁都具有两性,溶于酸形成Fe2+和Fe3+,溶于浓碱生成4−和3−。绿锈是一类含Fe2+、Fe3+和OH−的混合价态氢氧化物,它的组成和溶液中存在的阴离子有关,如2+ · 2−是一种常见的组成。硫化亚铁(FeS)是一种黑色固体,难溶于水,可由铁和硫的化合反应制备,该反应是放热反应。硫化氢和硫酸亚铁反应,也能得到硫化亚铁。除了FeS外,Fe2S3、Fe3S4和FeS2等多种硫化物是已知的。二硫化亚铁(FeS2)在自然界中以黄铁矿和白铁矿的形式存在。纯的FeS2是一种半导体材料,光吸收系数较高,但光电转换效率低。硫酸亚铁(FeSO4)以无水物和水合物的形式存在,其中最常见的是七水合物。七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)是浅蓝绿色晶体,俗称绿矾,它可由铁和稀硫酸反应制得:硫酸亚铁在680°C分解,放出二氧化硫和三氧化硫:硫酸亚铁铵((NH4)2Fe(SO4)2.6H2O)俗称莫尔盐,它是浅绿色的单斜晶体,较一般的亚铁盐稳定,不易在空气中氧化,可由硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液结晶得到。硫酸铁(Fe2(SO4)3)是灰白色粉末,可由硫酸亚铁在硫酸溶液中用过氧化氢氧化制得。硫酸铁铵(NH4Fe(SO4)2·12H2O)中含有未水解的铁离子,其晶体显淡紫色。由硫酸亚铁氧化后和硫酸铵结晶制得。它可用作酯化反应的催化剂。高铁酸盐是含+6价铁的含氧酸盐,以Na2FeO4、K2FeO4和BaFeO4最为常见。它们可以通过化学氧化或电化学氧化法制得。高铁酸盐的稳定性较差,在水中会缓慢分解,对其加热也会分解。五羰基铁和一氧化氮反应,生成黑色的四亚硝基铁(Fe(NO)4)晶体。它在液氨中,一个亚硝基配体可以被氨取代。五(三氟化磷)合铁是黄色低熔点(44°C)的固体,可溶于惰性溶剂中。铁的负价化合物通常出现在铁的金属有机化合物中。二茂铁(Fe(C5H5)2)是铁的环戊二烯配合物,也是最早发现的夹心配合物。它可由环戊二烯基钠或环戊二烯基溴化镁和氯化亚铁反应得到:二茂铁的化学性质稳定,在不破坏结构的情况下其茂环可以发生一些取代反应。它在酸性溶液中可以被氧化,生产二茂铁
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