Соединения железа (II) и железа (III) — КО и ОВ характеристики, способность к комплексообразованию. Комплексные соединения железа (II) и железа (III)

Соединения железа. Железо может проявлять в соединениях степени окисления +2, +3.

Соединения железа (II).

Оксид железа (II) — черный порошок, пирофорен (в мелкораздробленном состоянии способен самовоспламеняться). Ввиду того, что довольно трудно «поймать и зафиксировать» соединения железа в степени окисления +2, получить FeO не удается ни окислением железа, ни разложением соответствующего ему гидроксида Fe(OH)2. Получают оксид железа (II) разложением оксалата (соли щавелевой кислоты) или восстановлением оксида железа (III):

FeC2O4•2Н2О = FeO + СО2 + СО + 2Н2О

Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2

Оксид железа (II) проявляет основные свойства, не взаимодействует с водой, но легко реагирует с кислотами:

FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O

Проявляет восстановительные свойства:

3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

Гидроксид железа (II) можно получить обменной реакцией между растворимой в воде солью железа (II) и щелочью: FeSO4+ 2NaOH = Fe(OH)2+ Na2SO4

Свежеприготовленный осадок имеет серовато-зеленоватую окраску, но быстро темнеет вследствие окисления (см. выше). Проявляет слабые амфотерные свойства с преобладанием основных

Fe(OH)2+2HBr = FeBr2 + 2H2O

Fe(OH)2+2NaOH(конц) = Na2[Fe(OH)4] тетрагидроксоферрат (II) натрия.

Соли железа (II) в водных растворах неустойчивы. В присутствии окислителей они медленно окисляются, образуя соли железа +3:

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

Кристаллогидрат сульфата железа(II) FeSO4·7H2O — железный купорос, наиболее распространенная соль железа (II). Это светло-зеленое кристаллическое вещество, растворимое в воде; на воздухе и в растворе постепенно окисляется. Эту соль называют солью Мора и применяют в аналитической химии.

Соединения железа (III).

Оксид железа(III) порошок красно-бурого цвета. В промышленности его получают хорошо знакомой Вам реакцией обжига пирита:

4FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Проявляет слабоамфотерные свойства. Хорошо растворяется в кислотах с образованием солей Fe3+: Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

Гидроксид железа (III) получают добавлением щелочи к растворам солей железа (III). При этом образуется буро-коричневая желеобразная масса, которую принято называть гидроксидом железа (III) и обозначать формулой Fe(OH)3. Гидроксид железа (III) проявляет слабые амфотерные свойства. Растворяется в кислотах с образованием солей

Fe3+ 2Fe(OH)3+ 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Слабо взаимодействуя с растворами щелочей, образует комплексные гидроксоферриты сложного состава; при сплавлении со щелочами легко образует ферриты. Соли железа (III) в растворах подвергаются гидролизу, поэтому их растворы окрашены в бурый цвет.

Соли, образованные катионом Fe3+ и многозарядным анионом – остатком слабой кислоты в растворе полностью гидролизуются, образуя гидроксид:

Fe2(CO3)3 + 3Н2О = 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑

Соли железа (III) в растворах сравнительно устойчивы, но при взаимодействии с достаточно активными восстановителями проявляют себя, как окислители, переходя в соли железа (II):

2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl

Комплексные соединения железа.

Обладая набором частично вакантных орбиталей, железо склонно к комплексообразованию. Наиболее типичное координационное число для ионов Fe2+ и Fe3+ равно 6. Даже в водных растворах обычных солей, например хлоридов, катион железа координационно связан с шестью молекулами воды в аквакомплекс

[Fe(H2O)6] 3+.

Однако более распространены анионные комплексы железа. При нагревании хлоридов железа с концентрированными растворами цианида калия образуются гексацианоферраты калия с похожими формулами и названиями:

FeCl2 + 6KCN= K4[Fe(CN)6] + 2KCl гексацианоферрат(II) калия, желтая кровяная соль

FeCl3 + 6KCN = K3[Fe(CN)6] + 3KCI гексацианоферрат(III) калия, красная кровяная соль

Это растворимые в воде кристаллические вещества соответственно желтого и красно-оранжевого цвета, очень устойчивые на воздухе и в растворе. В аналитической химии применяются в качестве реагентов для обнаружения катионов Fe3+ и Fe2+ соответственно, с которыми они образуют нерастворимые вещества интенсивно-синего цвета.