Введение

Химические соединения, содержащие железо Окислительное состояние Представительное соединение −4 (d10s2) [FeIn6−xSnx] −2 (d10) Динатриевый тетракарбонилферрат (реагент Колмана) −1 (d9) 0 (d8) Пентакарбонил железа 1 (d7) Циклопентадиенилирон дикарбонилдимер ("Fp2") 2 (d6) Сульфат железа, ферроцен 3 (d5) Хлорид железа, тетрафторборат ферроцения 4 (d4) , тетрафтортор железа 5 (d3) FeO43 6 (d2) Калий7 (d1) [FeO4] (матричная изоляция, 4K) Железо показывает характерные химические свойства переходных металлов, а именно способность формировать переменные окислительные состояния с помощью больших шагов дифференцирования и координации и органометрических свойств: это действительно было революционным открытием последнего соединения железа в 1950 году, которое вполе железа. Железо иногда считается прототипом для всего блока переходных металлов из-за его обилия и огромной роли, которую оно сыграло в технологическом прогрессе человечества. Железо образует соединения в основном в окислительных состояниях +2 (железо (II), "железный") и +3 (железо (III), "железный"). Железо также встречается в более высоких окислительных состояниях, например, фиолетовый феррат калия (K2FeO4), который содержит железо в своем окислительном состоянии +6. Хотя окись железа (FeO4) была заявлена, отчет не мог быть воспроизведен, и такой вид от удаления всех электронов элемента за пределами предыдущей инертной газовой конфигурации (по крайней мере с железом в его окислительном состоянии +8) был найден, чтобы быть маловероятным с точки зрения вычислений. Однако одна форма анионного [FeO4] с железом в его окислительном состоянии +7, вместе с изомером пероксо-железа V, была обнаружена при инфракрасной спектроскопии при 4 К после конденсации лазерно аблированных атомов Fe с смесью O2/Ar. Железо (IV) является распространенным промежуточным средством во многих биохимических окислительных реакциях. Многочисленные соединения органожелеза содержат формальные окислительные состояния +1, 0, −1 или даже −2. Окислительные состояния и другие свойства связывания часто оцениваются с использованием метода спектроскопии Мёссбауэра. Многие смешанные соединения валентности содержат как железо (II), так и железо (III) центры, такие как магнетит и прусский синий (berber Fe4 (Fe[CN]6) 3). Железо является первым из переходных металлов, который не может достичь своего группового окислительного состояния +8, хотя его более тяжелые родственники рутений и осмий могут, причем рутений имеет больше трудностей, чем осмий. В отличие от многих других металлов, железо не образует амальгамы с ртутью. В результате ртуть продается в стандартных 34-килограммовых колбах из железа. Железо является самым реактивным элементом в своей группе; оно пирофорическое, когда тонко разделено и легко растворяется в разбавленных кислотах, давая Fe2+. Однако он не реагирует с концентрированной азотной кислотой и другими окислительными кислотами из-за образования непроницаемого оксидного слоя, который, тем не менее, может реагировать с соляной кислотой.

Галиды

Двойные железо- и железогальгиды хорошо известны. Железные галоиды обычно получают при обработке железного металла соответствующей гидрогаловой кислотой для получения соответствующих гидратированных солей.

Координационные соединения

Из-за своей электронной структуры железо имеет очень большую координацию и органометаллическую химию. Известно много координационных соединений железа, хотя немногие из них обладают высокой валентностью железа. Типичным шестикоординатным анионом является гексахлороферрат (III), [FeCl6]3−, обнаруженный в смешанной соли тетракис (метиламоний) гексахлороферрат (III) хлорида. Комплексы с несколькими бидентальными лигандами имеют геометрические изомеры. Например, комплекс трансхлорогидридбис (((бис 1,2 (дифенилфосфино) этан) железо (((II) используется в качестве исходного материала для соединений с фракцией Fe (((dppe) 2). Ферриоксалатный ион с тремя оксалатными лигандами (показано справа) демонстрирует спиральную хиральность с двумя не накладывающимися геометрией, обозначенными Λ (ламбда) для левой винтовой оси и Δ (дельта) для правой винтовой оси, в соответствии с конвенциями IUPAC. Комплексы железа (III) довольно похожи на комплексы хрома (III), за исключением предпочтения железа (III) донору O вместо лигандов донора N. Последние имеют тенденцию быть более нестабильными, чем железные ((II) комплексы, и часто диссоциируют в воде. Многие комплексы FeO имеют яркие цвета и используются в качестве тестов для фенолов или энолов. Например, в тесте на хлорид железа, используемом для определения наличия фенолов, хлорид железа (III) реагирует с фенолом, образуя глубокий фиолетовый комплекс: эталоном в этой области было открытие в 1951 году замечательно стабильного сэндвич-соединения ферроцена (Fe) (C5H5) 2 Паусоном и Кили и независимо Миллером и коллегами, чья удивительная молекулярная структура была определена только год спустя Вудвордом и Уилкинсоном и Фишером. Ферроцен по-прежнему является одним из самых важных инструментов и моделей в этом классе. Органометаллические виды, сосредоточенные в железе, используются в качестве катализаторов. Например, комплекс Кнелкера является катализатором гидрогенизации для кетонов.

Промышленное использование

Соединения железа, производимые в промышленности в наибольших масштабах, - это сульфат железа (FeSO4·7H2O) и хлорид железа (FeCl3). Первый является одним из наиболее доступных источников железа, но менее устойчив к воздушной окислению, чем соль Мора (gladium) (NH4) 2Fe (SO4) 2 * 6H2O). Соединения железа (II) имеют тенденцию к окислению в соединения железа (III) в воздухе.