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铁化合物

六月 30, 2023

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。

氧化态 示例
−2 (d10) Na2[Fe(CO)4]
−1 (d9) Fe
2(CO)2−
8
0 (d8) Fe(CO)5
1 (d7) Fe2(CO)4(cp)2
2 (d6) FeCl2
3 (d5) FeCl3
4 (d4) Fe(diars)
2Cl2+
2
5 (d3) FeO3−
4
6 (d2) K2FeO4

无机化合物

+2和+3价铁化合物

含卤化合物

 
黄色的FeCl3·6H2O
 
不同浓度的FeCl3溶液（0.05 - 1.5 mol/L）

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：[1]

Fe + 2 HX → FeX2 + H2↑

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：[2]

2 Fe + 3 X2 → 2 FeX3

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：[2]

2 I− + 2 Fe3+ → I2 + 2 Fe2+ (E0 = +0.23 V)

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。[3][4]无水物由无水氯化亚铁和氟化氢反应得到[5]，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。[6]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。[7]FeCl2和两分子的[(C2H5)4N]Cl反应，生成配合物[(C2H5)4N]2[FeCl4]。[8]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。[9]溴化亚铁（FeBr2）易潮解，是棕黄色固体，具有CdI2层状结构。[10]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。[11]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。[12]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）。[13]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。[14]

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。[15]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[Fe(H2O)6](ClO4)3·3H2O[16]、[Fe(bpy)3](ClO4)3·3H2O[17]等。高氯酸亚铁和高氯酸铁都可用于有机合成。[15][18]碘酸铁（Fe(IO3)3）可由硝酸铁和碘酸反应得到[19]，它的热分解产物为α-Fe2O3。[20]高碘酸铁钾（K2FeIO6）是一种分析试剂，可用于检验Li+。[21]

 
 
Fe2O3的两种水合物（α型为红色，β为黄色），[22]它们可用作颜料。

氧族元素化合物

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：

FeC2O4 → FeO + CO + CO2↑

它是碱性氧化物，溶于酸形成亚铁盐。[23]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。[23]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。[23]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[Fe(OH)6]4−和[Fe(OH)6]3−。[23]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[Fe2+
4Fe3+
2(OH−
)12]2+ · [SO2−
4·2H
2O]2−[24][25]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。[26]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。[27]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：[28]

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑

硫酸亚铁在680°C分解，放出二氧化硫和三氧化硫：

2 FeSO4 → Fe2O3 + SO2 + SO3
 
硫酸铁铵晶体

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。[29]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。[30]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。[31]它可用作酯化反应的催化剂。[32]

高氧化态铁化合物

主条目：高价铁化合物（英语：High-valent iron）

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。[33]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。[34]

低氧化态铁化合物

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。[35]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。[35]

铁的负价化合物通常出现在铁的金属有机化合物中。

有机化合物

主条目：有机铁化合物（英语：Organoiron chemistry）
 
二茂铁晶体

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。[36]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：[37]

2 NaC5H5 + FeCl2 → Fe(C5H5)2 + 2 NaCl
2 C5H5MgBr + FeCl2 → Fe(C5H5)2 + 2 MgBrCl

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，生产二茂铁鎓离子。[38]

 
 
Fe(CO)5（左）和Fe2(CO)9（右）
 

铁的羰基配合物是另一类重要的有机铁化合物。五羰基铁（Fe(CO)5）是草黄色的液体，可由铁和一氧化碳于150°C和175大气压下反应得到。[39]它在光照下颜色变深，分解为橙色的九羰基二铁固体。[40]

在溶剂中五羰基铁可以被金属钠还原，生成含有-2价铁的四羰基铁酸二钠（Na2[Fe(CO)4]）[41]它可用于醛的合成。[42]

参考文献

引用

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来源

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参见

六月 30, 2023
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, 氧化态, 示例, fecl23, fecl34, diars, feo3, k2feo4目录, 无机化合物, 2和, 3价, 含卤化合物, 氧族元素化合物, 高氧化态, 低氧化态, 有机化合物, 参考文献, 引用, 来源, 参见无机化合物, 编辑, 2和, 3价, 编辑, 含卤化合物, 编辑, 黄色的fecl3, 6h2o, 不同浓度的fecl3溶液, 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. 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 氧化态 示例 2 d10 Na2 Fe CO 4 1 d9 Fe2 CO 2 80 d8 Fe CO 51 d7 Fe2 CO 4 cp 22 d6 FeCl23 d5 FeCl34 d4 Fe diars 2 Cl2 25 d3 FeO3 46 d2 K2FeO4目录 1 无机化合物 1 1 2和 3价铁化合物 1 1 1 含卤化合物 1 1 2 氧族元素化合物 1 2 高氧化态铁化合物 1 3 低氧化态铁化合物 2 有机化合物 3 参考文献 3 1 引用 3 2 来源 4 参见无机化合物 编辑 2和 3价铁化合物 编辑 含卤化合物 编辑 黄色的FeCl3 6H2O 不同浓度的FeCl3溶液 0 05 1 5 mol L 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 1 Fe 2 HX FeX2 H2 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 2 2 Fe 3 X2 2 FeX3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 2 2 I 2 Fe3 I2 2 Fe2 E0 0 23 V 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 3 4 无水物由无水氯化亚铁和氟化氢反应得到 5 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 6 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 7 FeCl2和两分子的 C2H5 4N Cl反应 生成配合物 C2H5 4N 2 FeCl4 8 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 9 溴化亚铁 FeBr2 易潮解 是棕黄色固体 具有CdI2层状结构 10 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 11 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 12 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 13 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 14 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 15 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 Fe H2O 6 ClO4 3 3H2O 16 Fe bpy 3 ClO4 3 3H2O 17 等 高氯酸亚铁和高氯酸铁都可用于有机合成 15 18 碘酸铁 Fe IO3 3 可由硝酸铁和碘酸反应得到 19 它的热分解产物为a Fe2O3 20 高碘酸铁钾 K2FeIO6 是一种分析试剂 可用于检验Li 21 Fe2O3的两种水合物 a型为红色 b为黄色 22 它们可用作颜料 氧族元素化合物 编辑 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 FeC2O4 FeO CO CO2 它是碱性氧化物 溶于酸形成亚铁盐 23 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a Fe2O3 四氧化三铁氧化可以得到具有铁磁性的g Fe2O3 23 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 23 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 Fe OH 6 4 和 Fe OH 6 3 23 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 Fe2 4 Fe3 2 OH 12 2 SO2 4 2H2 O 2 24 25 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 26 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 27 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 28 Fe H2SO4 FeSO4 H2 硫酸亚铁在680 C分解 放出二氧化硫和三氧化硫 2 FeSO4 Fe2O3 SO2 SO3 硫酸铁铵晶体 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 29 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 30 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 31 它可用作酯化反应的催化剂 32 高氧化态铁化合物 编辑 主条目 高价铁化合物 英语 High valent iron 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 33 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 34 低氧化态铁化合物 编辑 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 35 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 35 铁的负价化合物通常出现在铁的金属有机化合物中 有机化合物 编辑主条目 有机铁化合物 英语 Organoiron chemistry 二茂铁晶体 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 36 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 37 2 NaC5H5 FeCl2 Fe C5H5 2 2 NaCl 2 C5H5MgBr FeCl2 Fe C5H5 2 2 MgBrCl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 生产二茂铁鎓离子 38 Fe CO 5 左 和Fe2 CO 9 右 铁的羰基配合物是另一类重要的有机铁化合物 五羰基铁 Fe CO 5 是草黄色的液体 可由铁和一氧化碳于150 C和175大气压下反应得到 39 它在光照下颜色变深 分解为橙色的九羰基二铁固体 40 在溶剂中五羰基铁可以被金属钠还原 生成含有 2价铁的四羰基铁酸二钠 Na2 Fe CO 4 41 它可用于醛的合成 42 参考文献 编辑引用 编辑 Holleman Arnold F Wiberg Egon Wiberg Nils 1985 Iron Lehrbuch der Anorganischen Chemie in German 91 100 ed Walter de Gruyter pp 1125 1146 ISBN 3 11 007511 3 2 0 2 1 Greenwood and Earnshaw p 1082 4 Penfold B R Taylor M R 1960 The crystal structure of a disordered form of iron II fluoride tetrahydrate Acta Crystallographica 13 953 956 doi 10 1107 S0365110X60002302 Dale L Perry 1995 Handbook of Inorganic Compounds pp 167 CRC Press ISBN 9780849386718 W Kwasnik Iron II Fluoride in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd Ed Edited by G Brauer Academic Press 1963 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