三价铁离子

  此條目介紹的是+3价的铁离子。关于+2价的铁离子，请见「亚铁」。

三价铁离子
识别
CAS号	20074-52-6  Y
性质
化学式	Fe3+
摩尔质量	55.85 g·mol⁻¹
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

三价铁离子（Fe³⁺, 铁(III), iron(III), ferric）是一种常见的铁的离子，主要存在于铁盐及其溶液中，如氯化铁。Fe³⁺具有较强的氧化性(E^Θ=+0.77V)。虽然常见的含三价铁离子的氯化铁溶液呈棕黄色，但这并不是Fe³⁺自身的颜色，而是其与Cl^-配位形成的配合物的颜色；[Fe(H₂O)₆]³⁺实际上是淡紫色的。

离子结构

Fe³⁺是铁失去4s轨道的两个电子和3d轨道一个电子形成的，由于失去次外层一个电子后，其最外的3d轨道形成了“半充满”的结构，具有相对的稳定性。

氧化性

Fe³⁺有较强的氧化性，其标准电极电势E^Θ=+0.77V。可与活潑金屬（Fe、Cu等），鹵素離子（I^-）等還原劑反应形成二价铁离子（Fe²⁺）。

含Fe³⁺的溶液一般被认为有较强氧化性，但其氧化性受配位离子的影响显著，如在氰根离子CN^-配位后Fe³⁺氧化性会减弱。

水解

三价铁离子极易水解，或与氢氧根（OH^-）反应形成氢氧化铁沉淀。这是因为其电荷高而且离子半径小，与之配位的水分子受吸电子诱导效应，酸性增强，易于解离出质子，并进一步脱水缩聚形成Fe-O-Fe的氢氧化物—氧化物水合物胶体。所以，在pH>4的环境下，Fe³⁺就容易形成沉淀。氢氧化铁$K_{\text{sp}}=4\times 10^{-38}$。

由于双水解Fe³⁺与CO₃^2-等离子不共存。

在其水解过程中，Fe³⁺可形成带正电的氢氧化铁（Fe(OH)₃)胶体，从而吸附水中带负电荷的微粒聚沉，达到净水目的。

催化性

Fe³⁺可催化多种反应，如过氧化氢的分解。一般认为这是因为Fe³⁺/Fe²⁺的电势位于H₂O₂/H₂O和O₂/H₂O₂，从而使得原本一步高能垒的双分子反应变为两步低能垒的分子—离子反应，即Fe³⁺先氧化过氧化氢生成氧气和Fe²⁺，后者再被过氧化氢氧化至Fe³⁺。

络合物

主条目：铁的络合物

三价铁离子可与硫氰酸根（SCN^-）离子形成配位离子，使溶液呈血红色。该反应可用来鉴定溶液中存在Fe³⁺，也常被用于电影特技与魔术（製作假血）。

三价铁离子还能与一氧化碳、氰根离子形成稳定的六配位离子，这使得它被用来处理含有氰根离子的有毒废水（辅助以二价铁离子沉淀出普鲁士蓝，从而将CN^-以沉淀形式富集）。

实验室

制备

Fe或Fe²⁺与强氧化剂，如硝酸、浓硫酸、氯气等反应，可形成Fe³⁺。

检验

Fe³⁺可以与许多物质反应形成络合离子，检验时常使用这些性质：

• 硫氰酸钾或硫氰酸铵，血红色
• 苯酚，紫色
• 亚铁氰化钾（黄血盐），蓝色（该反应可检验Fe³⁺，但不是络合）

清洗

实验室一般使用稀盐酸清洗附着在试管等仪器上的铁盐。

注意事项

装有Fe³⁺溶液的试剂瓶不能用橡胶塞，因为Fe³⁺会将与其中的二硫键反应，被还原。

另见

• 二价铁离子（亚铁离子）
• 铁
• 氯化鐵
• 氧化鐵
• 氟化鐵