三價鐵離子

  此條目介紹的是+3價的鐵離子。關於+2價的鐵離子，請見「亞鐵」。

三價鐵離子
識別
CAS號	20074-52-6  Y
性質
化學式	Fe3+
摩爾質量	55.85 g·mol⁻¹
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

三價鐵離子（Fe³⁺, 鐵(III), iron(III), ferric）是一種常見的鐵的離子，主要存在於鐵鹽及其溶液中，如氯化鐵。Fe³⁺具有較強的氧化性(E^Θ=+0.77V)。雖然常見的含三價鐵離子的氯化鐵溶液呈棕黃色，但這並不是Fe³⁺自身的顏色，而是其與Cl^-配位形成的配合物的顏色；[Fe(H₂O)₆]³⁺實際上是淡紫色的。

離子結構

Fe³⁺是鐵失去4s軌道的兩個電子和3d軌道一個電子形成的，由於失去次外層一個電子後，其最外的3d軌道形成了「半充滿」的結構，具有相對的穩定性。

氧化性

Fe³⁺有較強的氧化性，其標準電極電勢E^Θ=+0.77V。可與活潑金屬（Fe、Cu等），鹵素離子（I^-）等還原劑反應形成二價鐵離子（Fe²⁺）。

含Fe³⁺的溶液一般被認為有較強氧化性，但其氧化性受配位離子的影響顯著，如在氰根離子CN^-配位後Fe³⁺氧化性會減弱。

水解

三價鐵離子極易水解，或與氫氧根（OH^-）反應形成氫氧化鐵沉澱。這是因為其電荷高而且離子半徑小，與之配位的水分子受吸電子誘導效應，酸性增強，易於解離出質子，並進一步脫水縮聚形成Fe-O-Fe的氫氧化物—氧化物水合物膠體。所以，在pH>4的環境下，Fe³⁺就容易形成沉澱。氫氧化鐵$K_{\text{sp}}=4\times 10^{-38}$。

由於雙水解Fe³⁺與CO₃^2-等離子不共存。

在其水解過程中，Fe³⁺可形成帶正電的氫氧化鐵（Fe(OH)₃)膠體，從而吸附水中帶負電荷的微粒聚沉，達到淨水目的。

催化性

Fe³⁺可催化多種反應，如過氧化氫的分解。一般認為這是因為Fe³⁺/Fe²⁺的電勢位於H₂O₂/H₂O和O₂/H₂O₂，從而使得原本一步高能壘的雙分子反應變為兩步低能壘的分子—離子反應，即Fe³⁺先氧化過氧化氫生成氧氣和Fe²⁺，後者再被過氧化氫氧化至Fe³⁺。

絡合物

主條目：鐵的絡合物

三價鐵離子可與硫氰酸根（SCN^-）離子形成配位離子，使溶液呈血紅色。該反應可用來鑑定溶液中存在Fe³⁺，也常被用於電影特技與魔術（製作假血）。

三價鐵離子還能與一氧化碳、氰根離子形成穩定的六配位離子，這使得它被用來處理含有氰根離子的有毒廢水（輔助以二價鐵離子沉澱出普魯士藍，從而將CN^-以沉澱形式富集）。

實驗室

製備

Fe或Fe²⁺與強氧化劑，如硝酸、濃硫酸、氯氣等反應，可形成Fe³⁺。

檢驗

Fe³⁺可以與許多物質反應形成絡合離子，檢驗時常使用這些性質：

• 硫氰酸鉀或硫氰酸銨，血紅色
• 苯酚，紫色
• 亞鐵氰化鉀（黃血鹽），藍色（該反應可檢驗Fe³⁺，但不是絡合）

清洗

實驗室一般使用稀鹽酸清洗附着在試管等儀器上的鐵鹽。

注意事項

裝有Fe³⁺溶液的試劑瓶不能用橡膠塞，因為Fe³⁺會將與其中的二硫鍵反應，被還原。

另見

• 二價鐵離子（亞鐵離子）
• 鐵
• 氯化鐵
• 氧化鐵
• 氟化鐵