鐵系元素

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↓ 周期
4 26
 Fe 
27
 Co
28
 Ni 

鐵系元素是指性质相似的这三种元素。[1]鐵系元素電子殼層的最外層都有兩個電子,但第二外層的電子數不同,分別為678,再加上它們具有相近的原子半徑,因此它們的性質也會很相似。

鐵系元素主要性質的比較[编辑]

物理性质[编辑]

铁系元素的元素及物理性质见下表:

名称

元素符号

原子序数

原子半径nm

电子排布

主要化合价

状态(标况)

原子量

单质密度g/cm3

硬度(金刚石=10)

单质熔点

单质沸点(℃)

电负性鮑林標度

Fe 26 0.126 2,8,14,2 +2、+3 固体铁磁性 55.85 7.874 4.0 1538 2862 1.83
Co 27 0.135 2,8,15,2 +2 固体铁磁性 58.93 8.9 5.0 1495 2927 1.88
Ni 28 0.135 2,8,16,2
2,8,17,1
+2 固体铁磁性 58.69 8.908 4.0 1455 2913 1.91

化学性质[编辑]

铁系元素单质的性质相似,如它们都可以和反应,形成+2价的盐:

M + 2 HCl → MCl2 + H2

但和氧化性酸反应时,铁会被氧化至+3价,其余元素保持+2价。

化合物[编辑]

铁系元素化合物的性质见下表:

铁系元素稳定价态化合物列表
Fe(II) Fe(III) Co(II) Co(III) Ni(II) Ni(III)
氧化物 Iron(II) oxide.jpg
氧化亚铁 FeO
mp 1370℃
Iron(III)-oxide-sample.jpg
氧化铁 Fe2O3
mp 1566℃(dec)
氧化钴(II) CoO
黑色固体
氧化钴(III) Co2O3
黑色固体
有强氧化性
Nickel(II) oxide sample.jpg
氧化镍 NiO
Nickel(III) oxide powder.jpg
三氧化二镍 Ni2O3
Fe3O4.JPG
四氧化三铁 Fe3O4
mp 1538℃(dec)
Oxid kobaltnato-kobaltičitý.PNG
四氧化三钴 Co3O4
氟化物 氟化亚铁 FeF2
无色晶体
Fluorid železitý.PNG
氟化铁 FeF3
Fluorid kobaltnatý.PNG
氟化钴(II) CoF2
氟化钴(III) CoF3
浅棕色固体
Fluorid nikelnatý.PNG
氟化镍(II) NiF2
氟化镍(III) NiF3
氯化物 Iron(II) chloride anhydrate.jpg
氯化亚铁 FeCl2

Eisen(II)-chlorid-Tetrahydrat.jpg
四水合氯化亚铁 FeCl2·4H2O

Iron(III) chloride anhydrate.jpg
氯化铁 FeCl3
易潮解

Iron(III)-chloride-hexahydrate-sample.jpg
六水合氯化铁 FeCl3·6H2O
氧化性固体,易潮解

Cobalt(II) chloride.jpg
氯化钴 CoCl2
在空气中吸水变红

Cobalt(II)-chloride-hexahydrate-sample.jpg
六水合氯化钴 CoCl2·6H2O
易溶于水

CoCl3不存在 Anhydrous Nickel(II)-chloride.jpg
氯化镍 NiCl2

Nickel(II)-chloride-hexahydrate-sample.jpg
六水合氯化镍 NiCl2·6H2O

NiCl3不存在
硫酸盐 Iron(II)-sulfate-heptahydrate-sample.jpg
硫酸亚铁 FeSO4·7H2O
可溶于水,溶液易氧化
Iron(III) sulfate.JPG
硫酸铁 Fe2(SO4)3·6H2O
缓慢溶于水
Cobaltous sulfate.jpg
硫酸钴 CoSO4·7H2O
硫酸钴(III) Co2(SO4)3
强氧化剂,遇水分解
Nickel sulfate anh.jpg
硫酸镍 NiSO4

Nickel sulfate hydrate.jpg
六水合硫酸镍 NiSO4·6H2O

Ni2(SO4)3不存在
硫酸铵复盐 Ferrous amm sulfate.jpg
硫酸亚铁铵(莫尔盐)
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
Ammoniumeisenalaun.jpg
硫酸铁铵 NH4Fe(SO4)2·12H2O
Ammonium - cobalt sulfate 1.JPG
硫酸钴铵 (NH4)2Co(SO4)2·6H2O
硫酸镍铵 (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O
蓝绿色晶体,可溶于水
硝酸盐 硝酸亚铁 Fe(NO3)2
仅存在于溶液中
Fe III nitrate.jpg
硝酸铁 Fe(NO3)3·9H2O
潮解变黄
Cobalt(II)-nitrate-photo.jpg
硝酸钴 Co(NO3)2·6H2O
易潮解
硝酸钴(III) Co(NO3)3
绿色固体,吸湿
Ni(NO3)2 hexahydrate edit.jpg
硝酸镍 Ni(NO3)2·6H2O
易潮解
Ni(NO3)3不存在
草酸盐 Iron(II)-oxalate-sample.jpg
草酸亚铁 FeC2O4·2H2O
草酸铁 Fe2(C2O4)3
淡黄色(无水)固体
黄色(六水)固体
难溶于水
可溶于草酸盐溶液中
草酸钴 CoC2O4
难溶于水
草酸镍 NiC2O4·2H2O
淡绿色晶体
氰配合物 Potassium ferrocyanide trihydrate.JPG
六氰合铁(II)酸钾(亚铁氰化钾)
K4[Fe(CN)6]·3H2O
Potassium ferricyanide 1101.JPG
六氰合铁(III)酸钾(铁氰化钾)
K3[Fe(CN)6]
K3Co(CN)6.jpg
六氰合钴(III)酸钾(钴氰化钾)
K3[Co(CN)6]
Potassium tetracyanonickelate.jpg
四氰合镍(II)酸钾
K2[Ni(CN)4]·xH2O

此外,铁系元素还有低价、高价的化合物,如含零价铁的Fe(CO)5、含六价铁的K2FeO4等。

参考文献[编辑]

  1. ^ 北师大 等. 无机化学(下册)第四版. 高等教育出版社, 2003. pp 768. ISBN 978-7-04-011583-3

參見[编辑]