1. Sắt
1.1. Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2.
1.2. Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB
1.3. Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe: Fe: [Ar]3d64s2 Fe2+ [Ar]3d6 Fe3+ [Ar]3d5
1.4. Tính chất vật lí
1.4.1. Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.
1.4.2. Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. T0nc = 15400C.
1.5. Tính chất hóa học
1.5.1. Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e: Fe → Fe3+ + 3e Fe → Fe2+ + 2e
1.5.2. Tác dụng với các phi kim
1.5.2.1. Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng: - Với halogen → muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II): 2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0)
1.5.2.2. Với O2: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)
1.5.2.3. Với S: Fe + S → FeS (t0)
1.5.3. Tác dụng với nước
1.5.3.1. Fe không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (< 5700C)
1.5.4. Tác dụng với dung dịch axit
1.5.4.1. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng... ) → muối sắt (II) + H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
1.5.4.2. Với dd HNO3, H2SO4 đặc, nóng → muối sắt(III) và không giải phóng khí hidro
1.5.5. Tác dụng với dung dịch muối
1.5.5.1. Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại. Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2
1.6. Ứng dụng
1.6.1. Được sử dụng nhiều nhất trong tất cả kim loại(95% tổng số kim loại được sản xuất trên thế giới.
1.6.2. 1 số hợp kim của sắt: thép, gang, thép không rỉ, thép carbon, thép rèn, oxit sắt,...
1.6.3. Sắt là một phần thiết yếu của huyết sắc tố.
1.6.4. Ứng dụng của sắt trong xây dựng
1.6.4.1. Khung giàn các loại cầu
1.6.4.2. Khung xe, vỏ xe, tàu, thuyền khác nhau.
1.6.4.3. Giao thông cho đường ray xe lửa.
1.6.4.4. Các đèn tín hiệu, biển báo, trạm thu phí trong giao thông.
1.6.5. Ứng dụng trong hàng hải
1.6.5.1. Vận chuyển hàng hải bằng tàu thuyền làm từ thép,...
1.6.5.2. Container, thùng sắt, cánh quạt,...
1.7. Điều chế
1.7.1. 3H2 + Fe2O3 --> 2Fe + 3H2O
1.7.2. 2Al + Fe2O3 --> Al2O3 + 3Fe
1.7.3. Sắt kĩ thuật được điều chế bằng cahcs khử sắt oxit ở nhiệt độ cao
2. Hợp chất Sắt
2.1. Các hiđroxit của Fe
2.1.1. Fe(OH)2
2.1.1.1. Là chất kết tủa màu trắng xanh.
2.1.1.2. Là bazơ không tan: + Bị nhiệt phân: Fe(OH)2 → FeO + H2O (nung trong điều kiện không có không khí)
2.1.1.3. Có tính khử (do Fe có mức oxi hóa +2): 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
2.1.1.4. Điều chế: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (trong điều kiện không có không khí)
2.1.2. Fe(OH)3
2.1.2.1. Là chất kết tủa màu nâu đỏ.
2.1.2.2. Tính chất hoá học: + Là bazơ không tan:
2.1.2.2.1. Bị nhiệt phân: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
2.1.2.2.2. Tan trong axit → muối sắt (III): Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
2.1.2.3. Điều chế:
2.1.2.3.1. Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3
2.2. Các oxit của Fe
2.2.1. FeO
2.2.1.1. Là chất rắn, đen, không tan trong nước
2.2.1.2. Tính chất hoá học
2.2.1.2.1. Là oxit bazơ: FeO + 2HCl → FeCl2 + H2
2.2.1.2.2. FeO là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al → Fe: FeO + H2 → Fe + H2O (t0)
2.2.1.2.3. FeO là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh: 4FeO + O2 → 2Fe2O3
2.2.1.3. Điều chế FeO:
2.2.1.3.1. FeCO3 → FeO + CO2 (nung trong điều kiện không có không khí)
2.2.2. Fe3O4
2.2.2.1. Là chất rắn, đen, không tan trong nước và có từ tính.
2.2.2.2. Tính chất hoá học:
2.2.2.2.1. Là oxit bazơ: Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
2.2.2.2.2. Fe3O4 là chất khử: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
2.2.2.2.3. Fe3O4 là chất oxi hóa: Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O (t0)
2.2.2.3. Điều chế: thành phần quặng manhetit
2.2.2.3.1. 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t0)
2.2.3. Fe2O3
2.2.3.1. Là chất rắn màu nâu đỏ không tan trong nước. Có trong tự nhiên dưới dạng hematit dùng để luyện gang
2.2.3.2. Tính chất hóa học
2.2.3.2.1. Oxit bazo: dễ tan trong dung dịch axit mạnh
2.2.3.2.2. Ở nhiệt độ cao: Fe2O3 bị CO hoặc H2 khử thành Fe
2.2.3.3. Điều chế
2.2.3.3.1. Phân hủy Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao
2.3. Muối
2.3.1. Đa số muối Fe 2+, Fe 3+ tan trong nước khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước
2.3.2. Tính chất hóa học
2.3.2.1. Muối Fe 2+ dễ bị OXH thành muối Fe 3+ bởi các chất OXH
2.3.2.2. Muối Fe 3+ có tính OXH dễ bị khử thành muối Fe 2+