Zanim zagłębimy się w szczegóły, postaramy się uzgodnić definicje i przypomnieć czytelnikowi, że w wąskim terminologicznym znaczeniu wartościowość pierwiastka (w tym przypadku żelaza) jest zwykle rozumiana jako zdolność jego atomów do tworzenia pewnej liczby wiązań kowalencyjnych z innymi pierwiastkami.
Ponieważ termin „wiązanie kowalencyjne” implikuje znaczną siłę tego wiązania, w przypadku późniejszego rozważenia takich klas związków jako „czystych” soli żelaza, w dyskusji bardziej poprawnie stosuje się terminy „stan utlenienia” lub „ładunek”, podczas gdy koordynacja i związki złożone Jeśli to możliwe, należy całkowicie wykluczyć sytuację - w przeciwnym razie bezużyteczne byłoby spieranie się o to, która „prawdziwa wartościowość” i jak dokładnie należy w nich brać pod uwagę.
Sytuacja z żelazem jest już interesująca, ponieważ w niektórych przypadkach nie można jednoznacznie rozróżnić związków żelaza walencyjnego dwu- (II) i trój- (III): na przykład istnieje tlenek żelaza (II) - czarny, znany w naturze jako mineralny wustyt (to tlenek żelaza); tlenek żelaza (III) - czerwono-brązowy minerał hematytowy (inaczej tlenek żelaza); i wreszcie tlenek żelaza (II, III) - czarny ferromagnetyczny magnetyczny magnetyt mineralny (znany również jako tlenek żelaza) - w przeciwieństwie do pierwszych dwóch, ma nie tylko bardzo silne właściwości magnetyczne, ale także znaczną przewodność elektryczną - dla których wykonane są specjalne elektrody dla szeregu szczególnych przypadków. W ogólnym przypadku żelazo tworzy dwie odrębne serie związków dla każdej wartościowości, a przede wszystkim sole z szeroką gamą kwasów (w tym organicznych).
Z praktycznego punktu widzenia jest o wiele bardziej interesujące, że w jonach żelaza (II) i (III) duża różnica w potencjale elektrochemicznym po transformacji z jednego stanu utlenienia do drugiego (zgodnie z książką Lurie znaną każdemu chemikowi w normalnych warunkach, jego wartość definiuje się jako ~ 0,77 wolta) - co oznacza, że w większości przypadków związki żelaza (II) mogą działać jako czynniki redukujące, utleniając się do żelazo (III) i związki żelaza (III) - działają jako utleniacze, redukowane do żelaza (II).Dwa proste przykłady gospodarstwa domowego do zilustrowania
W sklepie z artykułami ogrodniczymi można znaleźć zamknięte plastikowe torby z niebiesko-zielonym krystalicznym hydratem siarczanu żelaza (II), zwanym także „siarczanem żelaza” i często używanym jako środek grzybobójczy - ale jeśli zrobisz dziurę w torbie, aby uzyskać całkowicie swobodny dostęp do powietrza, zajmuje to dosłownie kilka dni tworzy brudną czerwonawo-brązową plamę zasadowego siarczanu żelaza (III) z powodu utleniania powietrza.
Prawie każdy hobbysta wie, że do prototypowania płytek drukowanych w domu można użyć chlorku żelaza (III), którego ciepłe rozwiązanie dosłownie „zjada” niezabezpieczoną folię miedzianą na półce w kilka minut - chociaż w normalnych warunkach miedź jest bardzo, bardzo stabilna!
Warto tutaj zauważyć, że hemoglobina białkowa zawierająca żelazo zawarta w naszej krwi zawiera żelazo (II), ale jego zdolność do odwracalnego wiązania tlenu i przenoszenia go przez tkanki organizmu przy wspomnianym przejściu wartościowości żelaza (II) do (III) i odwrotnie błąd nie jest w żaden sposób powiązany - chociaż istnieją dziwne teorie pokazujące potencjalne mechanizmy powstawania „nieorganicznego proto-życia” na starożytnej Ziemi właśnie ze względu na stosunkowo łatwą odwracalność przejścia żelaza (II) / (III).
Podsumowując: z punktu widzenia wartościowości (II) / (III) żelazo z łatwością tworzy trzy klasy związków:
- Gdzie jest dwuwartościowy - a takie związki są najczęściej dość silnymi środkami redukującymi..
- Tam, gdzie jest trójwartościowy - i takie związki mogą zwykle działać jako łagodne utleniacze.
- Gdy jednocześnie znajduje się w tym i innym stanie - zachowanie takich związków może być bardzo różne w zależności od warunków (w tym reakcji proporcjonalności).
