鐵質(ferrous)和鐵(ferric)的區別
鐵是地球上最豐富的金屬元素之一,鐵(Fe2+)和鐵(Fe2+)是鐵元素的兩種氧化形式,它們的電子性質存在差異配置。鐵質有+2氧化態,鐵有+3氧化態。換言之,它們是來自一個母體元素的兩個穩定離子。這兩種離子的主要區別在於它們的電子構型。鐵離子是通過消除鐵原子中的二維電子而形成的,而鐵離子是通過消除鐵原子中的三維電子而形成的。這就產生了不同的化學性質,不同的酸度,不同的反應性和磁性,以及化學配合物和溶液的不同顏色。
什麼是鐵質(ferrous)?
亞鐵具有+2氧化狀態;通過從中性鐵原子中移除兩個3s殼層電子而形成。在亞鐵的形成過程中,3d電子保持不變,產生的離子全部有6個d電子。亞鐵離子是順磁性的,因為它在最外層有不成對的電子。儘管它有偶數個d-電子,但當它們填充到五個d-軌道時,有些電子在離子中保持不成對。但當它與其他配體結合時,這種性質可以改變。亞鐵離子相對來說比鐵離子更基本。
什麼是鐵(ferric)?
三價鐵具有+3氧化態,它是從中性鐵原子中除去兩個3s殼層電子和一個d電子而形成的。三價鐵的外層有5d電子,由於半填充軌道的額外穩定性,這種電子構型相對穩定。鐵離子比亞鐵離子酸性更強。鐵離子在某些反應中可以起氧化劑的作用。例如,如果是碘,它可以將碘離子氧化成深棕色溶液。
2Fe3+(aq)+2I–(aq)→2Fe2+(aq)+I2(aq/s)
鐵質(ferrous)和鐵(ferric)的區別
亞鐵和鐵的特性:
電子組態:
鐵的電子構型是;
1s2、2s2、2p6、3s2、3p6、4s2、3d6
黑色金屬:
亞鐵是從鐵原子中除去兩個電子(兩個3s電子)而形成的。亞鐵在d殼層中有六個電子。
鐵→鐵2++2e
它的電子構型為1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6。
鐵:
鐵是從鐵中除去三個電子(兩個3s電子和一個d電子)而形成的。三價鐵在d殼層中有五個電子。這是d軌道中的半填充態,被認為是相對穩定的。因此,鐵離子比亞鐵離子相對穩定。
鐵→鐵3++3e
電子構型為1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d5。
水中溶解度:
黑色金屬:
當亞鐵離子存在於水中時,它會產生一種清澈、無色的溶液。因為,亞鐵完全溶於水。天然水體中含有少量的Fe2+。
鐵:
當水中存在鐵(Fe3+)離子時,可以清楚地識別。因為,它會產生一種對水有獨特味道的彩色沉積物。這些沉積物是由於鐵離子不溶於水而形成的。當鐵離子溶解在水中時,是很不愉快的;人們不能使用含有鐵離子的水。
含水複雜地層:
黑色金屬:
亞鐵離子與六個水分子形成絡合物,稱為六水鐵離子[Fe(H2O)6]2+(aq)。它是淡綠色的。
鐵:
鐵離子與六個水分子形成絡合物,稱為六水鐵(III)離子[Fe(H2O)6]3+(aq)。它是淡紫色的。
Image Courtesy: 1. “Iron(II) oxide” [Public Domain] via Comm*** 2. “Iron(III)-oxide-sample” by Benjah-bmm27 – Own work. [Public Domain] via Comm***