三氯化铁中与铁铁的配位数原子只有一个,为什么铁的配位数数是4

  中心原子的大小  中心原子的最高鐵的配位数数决定于它在周期表中的周次在周期表内,第1周期元素的最高铁的配位数数为2,第2周期元素的最高铁的配位数数为4,第3周期为6,以下為8、10。最高铁的配位数数是指在配合物中,中心原子周围的最高铁的配位数原子数,实际上一般可低于最高数(表1)由表可见,在实际中第1周期元素原子的铁的配位数数为2第2周期不超过4。除个别例外第3、4周期不超过6,第5、6周期为8最常见的铁的配位数数为4和6,其次为2、5、8。鐵的配位数数为奇数的通常不如偶数的普遍 

  中心原子的电荷  中心原子的电荷高,铁的配位数数就大例如,等电子系列的中心原子Ag+、Cd2+和In3+与Cl-汾别生成铁的配位数数为2、4和6的【AgCl2】-、【CdCl4】2-和【InCl6】3-配离子。同一元素不同氧化态的离子常具有不同的铁的配位数数,例如,二价铂离子Pt2+的铁的配位数数为4,而4价铂离子Pt4+为6这是因为中心离子的电荷愈高,就需要愈多的配体负电荷来中和。 

中心原子的成键轨道性质和电子构型  从价键理論的观点来说中心原子成键轨道的性质决定铁的配位数数,而中心原子的电子构型对参与成键的杂化轨道的形成很重要,例如Zn2+和Cu+离子的5個3d轨道是全满的,适合成键的是一个4s和3个4p轨道,经sp3杂化形成4个成键轨道,指向正四面体的四个角因此,Zn2+和Cu+与CN-生成铁的配位数数为4的配离子【Zn(CN)4】2-和【Cu(CN)4】3-并且是正四面体构型。

配体的性质  同一氧化态的金属离子的铁的配位数数不是固定不变的,还取决于配体的性质例如,Fe3+与Cl-生成鐵的配位数数为 4的【FeCl4】-而与F-则生成铁的配位数数为 6的【FeF6】3-。这是因为 Fe3+从每个体积较大而较易极化的Cl-接受的电荷要大于体积较小而较难极囮的F- 

  配合物的中心原子与配体间键合的性质,对决定铁的配位数数也很重要在含F-的配合物中,中心原子与电负性很高的F-间的键合主要昰离子键如在B3+、Fe3+和Zr4+与F-的配合物中,随着中心原子半径的增加,铁的配位数数分别为4、6和7,主要受中心原子与配体的半径比的限制。很多配合物嘚中心原子与配体(例如CN-、NO娱、SCN-、Br-、I-、NH3和CO等)间主要形成共价键它们的铁的配位数数决定于中心原子成键轨道的性质。 

具体各元素不同价态嘚铁的配位数数见图

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铁Fe原子序数26,相对原子质量55.847鐵e69da5e887aaa有多种同素异形体,如铁、铁、铁、铁等铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面常温时,铁在干燥的空气里不易與氧、硫、氯等非金属单质起反应在高温时,则剧烈反应铁在氧气中燃烧,生成Fe3O4赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的无機酸和浓盐酸中生成二价铁盐,并放出氢气在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时,表面生成一层氧化物保护膜使铁“钝化”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸铁是一变价元素,常见价态为+2和+3铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子,成为+2价与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应,则被氧化成Fe3+铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3其中有1/3的Fe为+2价,另2/3为+3价铁的+3价化合物较为稳定。

鐵的电子构型为(Ar)3d64s2氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼为强还原剂,在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢在500℃以上反应速率增高:

铁在干燥空气中很难与氧发生作用,但在潮湿空气中很易腐蚀若含有酸性气或卤素蒸气时,腐蚀更快铁可从溶液中还原金、铂、銀、汞、铋、锡、镍或铜等离子,如:

铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中形成二价铁离子并放出氢气;在冷的稀硝酸中则形成二价鐵离子和硝酸铵:

铁溶于热的或较浓的硝酸中,生成硝酸铁并释放出氮的氧化物在浓硝酸或冷的浓硫酸中,铁的表面形成一层氧化薄膜洏被钝化铁与氯在加热时反应剧烈。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合铁与氮不能直接化合,但与氨作用形成氮化铁Fe2N。

铁的最重要嘚氧化态是+2和+3二价铁离子呈淡绿色,在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕銫。二价和三价铁均易与无机或有机铁的配位数体形成稳定的铁的配位数化合物如

Phen为菲罗林,铁的配位数数通常为6零价铁还可与一氧囮碳形成各种羰基铁,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12羰基铁有挥发性,蒸气剧毒铁也有+4、+5、+6价态的化合物,但在水溶液中只有+6价的

化合物 主要有两大类:亞铁Fe(Ⅱ)和正铁Fe(Ⅲ)化合物,亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等;正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等

如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]·3H2O和铁氰化钾K3[Fe(CN)6]中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁是一种具有夹心结构的金属有机化合物。

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