铁及其化合物.doc

铁及其化合物铁是地壳中第四个丰度最大的元素，人们认为地球的核心主要是由铁构成的。在地壳中存在的单质铁是极为少见的，但广泛以化合态出现，许多矿物由于含有铁化合物而呈现特有的颜色。铁的最重要矿物是氧化物和碳酸盐。铁含量最高的矿物是铁磁矿(Fe3O4),它是一种黑色有磁铁性的矿物。赤铁矿(Fe2O3)为红棕色矿物，含铁量高达70%。褐铁矿是氧化铁(III)矿物的一个变种，它含有可变量的水，但其近似组成往往是2Fe2O33H2O。碳酸铁FeCO3出现为菱铁矿，碳酸盐矿往往与黏土和煤共生，称为铁石。黄铁矿FeS2是一种常见的脉石矿物，但它不直接用为铁矿，因为它有很高含量的硫而被看成是一种重要的非金属化工原料矿。在自然界中海油多种多样的硅酸盐铁矿。Fe3C 在T高于1000炉区，铁和碳可以反应生成碳化铁Fe(CO)5产品名称羰基铁，别名增塑剂分子量195.90无色至黄色油状液体。对光和热敏感；在空气中燃烧生成三氧化二铁。易溶于乙醚，苯，石油醚，丙酮，乙酸乙酯，四氯化碳，二硫化碳等大多数有机溶剂，微溶于乙醇，几乎不溶于水和液氨。相对密度(d420)1.461.52。溶点-20，沸点103。折光率(nD22)1.453。闪点-15。易燃，有毒。有刺激性，晶体类型为分子晶体。穆斯堡尔波普是一种检测铁磁和反铁磁性的一种灵敏工具。（a） 自旋成单的Fe(II)，FeSO47H2O（b） 自旋成单的Fe(III),FeCl3（c） 自旋成双的Fe(II)，K4Fe(CN)63H2O（d） 自旋成双的Fe(III)，K3Fe(CN)6铁能在高温下吸收氢生成固溶体。在温度高于800时铁能与少量氮反应，但是反应速度很慢，在温度超过400时很容易与氨气反应，生成Fe2N。这是钢铁表面氮化生成硬保护膜层的反应原理。铁和硫或磷反应时放出大量热，分别生成FeS和Fe3P。卤素则可在较低温度(200)与铁反应，氟、氯和溴与铁反应生成Fe(III)化合物FeX3，而碘则只生成Fe(II)化合物FeI2。铁在水溶液系统中的标准电极电势如下：酸性介质 Fe2+2e=Fe Eo=-0.440v Fe3+e=Fe2+ 0.771v碱性介质 Fe(OH)3+e=Fe(OH)2+OH- -0.56v Fe(OH)2+2e=Fe+2OH- -0.877v铁是人体中必须的痕量元素中含量最高的一个，约占人体总重量的0.06。铁在人体内主要分布于血红细胞中，约占人体总铁量的60%-70%。它在生物催化、在呼吸链上传递电子等方面都起着重要的作用。Fe3+与硫氰化钾作用产生血红色的Fe(SCN)(H2O)52+络合物，这是一种检测Fe(III)的极灵敏方法，1ppm的Fe(III)都可以被检出。铁在一般常见化合物中出现为Fe(II)和Fe(III)氧化态。但当铁与-酸配体，既不仅有可以像金属原子配位的孤电子对，又有空的轨道，可以从富有电子密度的金属原子接受反馈电子而生成键的一些配体(如CO，NO，2，2-联吡啶，1,10-二氮杂菲等)相结合是，铁原子可以表现为0，-I或甚至-II氧化态。这些类化合物的发现发展了原子价理论，并也形成了一大类既有理论意义又有应用价值的新型化合物，统称为-酸配体络合物。羰基铁(-I)酸盐和羰基铁(-II)酸盐，羰基铁与碱作用时，依赖于碱的浓度和采用条件，可以生成羰合铁酸根阴离子Fe(CO)42-，Fe2(CO)82-或Fe3(CO)112-，这些阴离子是可以相互转化的，它们的生成条件决定于pH和温度。铁的羰基氢化物 向Fe(CO)4H-溶液中加酸就会释放出不稳定的气态氢化羰基铁H2Fe(CO)4.卤化羰基铁 五羰合铁与卤素的反应产生不稳定化合物Fe(CO)5X2，它在低于0时分解而放出CO生成卤化四羰合铁Fe(CO)4X2.卤化铁(II)和加压下的一氧化碳直接反应也生成这类化合物，是非电解质，能溶于惰性有机溶剂中，但与水发生水解反应放出一氧化碳。铁的亚硝基络合物 四亚硝基合铁Fe(NO)4，结构尚不清楚。亚硝基羰合铁Fe(NO)2(CO)2。卤化亚硝基铁Fe(CO)4X2。亚硝基硫络合物Fe(NO)2SEt。水和盐2Fe(NO)SO413H2O硝普盐Fe(CN)5NO2-是化学中知之已久的化合物，它是硝酸与Fe(CN)64-或Fe(CN)63-发生反应时的产物。铁(II)化合物 铁在水溶液中出现的常见氧化态是+2和+3.在没有其它络合剂的存在下，铁(II)化合物溶液含有淡绿色的六水合离子Fe(H2O)2+。Fe(II)的简单化合物氟化铁(II)，这个化合物是将HF通过烧至赤热的铁或另HF与FeCl2在略高温度下的反应来制备的。微溶于水并略有水解，不溶于乙醇、乙醚和苯中，它的沸点约为1100，熔点仅略低于此温度。它的4水合物FeF25NH34H2O在不同温度下与气态氨反应可以得到氨合物，如FeF25NH3H2O，FeF2NH3H2O和FeF20.5NH3H2O。氯化铁(II)，用氯化氢与加热的铁反应可得到，也可以用氢气还原FeCl3或将氯化铁(II)水合物脱水来制备。最方便的实验室制法是将FeCl3与氯苯一起加热回流。熔化热为43kJ/mol，汽化热为126.4kJ/mol,它在潮湿空气中潮解，极溶于水(在20每升可溶685g)和乙醇中。在温度高于12.3时从水溶液中可以结晶出蓝绿色的4水合物FeCl24H2O,低于此温度则可析出6水合物。溴化铁(II)，碘化铁(II)，氰化铁(II)，硫氰酸铁(II)Fe(SCN)2H2O，氧化铁(II)，氢氧化铁(II)，硫化铁(II)，氮化铁(II)，碳酸铁(II)，碳酸铁(II)，硅酸铁(II)，羧酸铁，磷酸铁，硝酸铁，硫酸铁。铁的金属有机化合物双(-环茂二烯基)合铁(II)，二茂铁，Fe(-C5H5)2，双苯合铁(II)阳离子Fe(C6H6)22+等。铁(III)化合物氟化铁(III)，氯化铁(III)，溴化铁(III)，氯氧化铁(III)FeOCl，硫氰酸铁(III)Fe(SCN)3，铁(III)氧化物和氢氧化物，铁的过氧化物物种 红色Fe(O2)，烷氧化铁(III)Fe(OR)3，铁的羧酸盐，FeX(OCOCH3)2，硝酸铁，磷酸铁FePO4，硫酸铁，高氯酸铁Fe(ClO4)3。铁的高氧态化合物(+4，+5，+6)铁的高氧