Lý thuyết về sắt

I. Vị trí trong bảng tuần hoàn

- Cấu hình e nguyên tử: ₂₆Fe: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².
- Vị trí: Fe thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.
- Cấu hình e của các ion được tạo thành từ Fe:            
Fe²⁺     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶
Fe³⁺     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

II. Tính chất vật lí

- Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện kém đồng và nhôm.
- Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (800⁰C) sắt mất từ tính. T⁰_nc = 1540⁰C.

III. Trạng thái tự nhiên

     Là kim loại phổ biến sau nhôm, tồn tại chủ yếu ở các dạng:
- Hợp chất: oxit, sunfua, silicat...
- Quặng: hematit đỏ (Fe₂O₃ khan), hematit nâu (Fe₂O₃.nH₂O), manhetit (Fe₃O₄), xiđerit (FeCO_­3) và pirit (FeS₂).

IV. Tính chất hóa học

Fe là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, Fe có thể nhường 2 hoặc 3e:

Fe → Fe³⁺ + 3e
Fe → Fe²⁺ + 2e

1. Tác dụng với các phi kim

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)

- Với O­₂:                    

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ (t⁰)

Thực tế khi giải các bài tập thường gặp trường hợp tạo ra hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt.
- Với S:                      

Fe + S → FeS (t⁰)

2. Tác dụng với nước

- 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)
Fe + H₂O → FeO + H₂ (> 570⁰C)

3. Tác dụng với dung dịch axit

a. Với H⁺ (HCl, H₂SO₄ loãng... ) → muối  sắt (II) + H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂
Fe + H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂

b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO₃, H₂SO₄ đậm đặc)
- Fe thụ động với H₂SO₄ đặc nguội và HNO₃ đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄ đặc nguội.
- Với dung dịch HNO₃ loãng → muối sắt (III) + NO + H₂O:

Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

- Với dung dịch HNO₃ đậm đặc → muối sắt (III) + NO₂ + H₂O:

Fe + 6HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

- Với dung dịch H_2­SO₄ đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H₂O + SO₂:

2Fe+ 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Chú ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với HNO₃ hoặc H₂SO₄ đậm đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

2Fe³⁺ + Fe → 3Fe³⁺            

Hoặc          

2Fe³⁺ + Cu → 2Fe²⁺ + Cu²⁺              

4. Tác dụng với dung dịch muối

- Fe đẩy được những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại.

Fe + CuCl₂ → Cu + FeCl₂

- Fe tham gia phản ứng với muối Fe³⁺ → muối sắt (II):

2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂

Chú ý: Với muối Ag⁺, Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe³⁺:

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag
Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₃ + Ag

Xem thêm: 

• Một số hợp chất quan trọng của Nhôm
• Lý thuyết về Nhôm