Sắt (Fe) – Cấu hình electron và Tính chất hóa học

1. Vị trí và Cấu hình electron của Sắt (Fe)

Sắt (Fe) ở ô số 26, thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIIB (Kim loại chuyển tiếp phân nhóm phụ).

Cấu hình electron: [Ar] 3d⁶ 4s².

Điểm khác biệt của kim loại chuyển tiếp so với nhóm A (Na, Ca, Al) là Sắt có thể nhường 2 electron ở phân lớp 4s để tạo thành ion Fe²⁺ ([Ar]3d⁶), hoặc nhường tiếp 1 electron ở phân lớp 3d để tạo thành ion Fe³⁺ ([Ar]3d⁵) bán bão hòa rất bền.

Sắt là kim loại màu trắng hơi xám, có tính nhiễm từ (bị nam châm hút – điểm đặc trưng nhất để nhận biết).

2. Tính chất hóa học (Tính khử trung bình)

Tùy thuộc vào tác nhân oxi hóa, Sắt thể hiện tính khử tạo ra hợp chất sắt(II) hoặc sắt(III).

2.1. Tác dụng tạo hợp chất Sắt(III) – Fe3+

Khi tác dụng với các chất oxi hóa MẠNH (Cl₂, O₂, HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng).

• Đốt cháy sắt trong khí Clo dư: 2Fe + 3Cl₂ ⟶ 2FeCl₃ (Khói màu nâu).
• Với HNO₃ dư: Fe + 4HNO₃ (loãng) ⟶ Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O
• Lưu ý: Giống Nhôm, Sắt bị thụ động hóa trong HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄ đặc nguội.

2.2. Tác dụng tạo hợp chất Sắt(II) – Fe2+

Khi tác dụng với các chất oxi hóa YẾU HƠN (S, HCl, H₂SO₄ loãng, muối của kim loại yếu).

• Đốt cháy Fe với lưu huỳnh: Fe + S ⟶ FeS (Sắt(II) sunfua).
• Tác dụng axit loãng: Fe + 2HCl ⟶ FeCl₂ + H₂↑
• Tác dụng dung dịch muối (Đẩy kim loại yếu): Fe + CuSO₄ ⟶ FeSO₄ + Cu↓

2.3. Tác dụng với Oxi và Nước

• Với Oxi: Đốt dây sắt trong bình oxi, sắt cháy sáng chói, bắn ra các hạt sắt từ oxit. 3Fe + 2O₂ ⟶ Fe₃O₄ (Sắt từ oxit là hỗn hợp FeO và Fe₂O₃).
• Với hơi Nước ở nhiệt độ cao:
  3Fe + 4H₂O (hơi, <570^oC) ⟶ Fe₃O₄ + 4H₂
  Fe + H₂O (hơi, >570^oC) ⟶ FeO + H₂