Преди да се задълбочим в детайлите, ще се опитаме да постигнем съгласие по дефинициите и да напомним на читателя, че в тесен терминологичен смисъл валентността на даден елемент (в случая желязо) обикновено се разбира като способността на неговите атоми да образуват определен брой ковалентни връзки с други елементи.
Тъй като терминът "ковалентна връзка" предполага значителна сила на тази връзка, в случай на последващо разглеждане на такива класове съединения като "чисти" железни соли, дискусията по-правилно ще използва термините "състояние на окисляване" или "заряд", и координация и сложни съединения с това Ако е възможно, ситуацията трябва да бъде напълно изключена от разглеждане - в противен случай би било безполезно да се спори коя „истинска валентност“ и как точно трябва да се разглежда.
Ситуацията с желязото вече е интересна, тъй като в някои случаи е невъзможно ясно да се разграничат съединенията на дву- (II) и три- (III) валентно желязо: например, има железен оксид (II) - черен, известен в природата като минерален вустит (той железен оксид); железен оксид (III) - червено-кафяв минерал хематит (известен още като железен оксид); и накрая, железен оксид (II, III) - феромагнетичен черен минерален магнетит (известен още като железен оксид-оксид) - за разлика от първите два, той не само има много мощни магнитни свойства, но и има значителна електрическа проводимост, т.е. - за които са направени специални електроди за редица конкретни случаи. В общия случай желязото образува две отделни серии съединения за всяка валентност и най-вече соли с голямо разнообразие от киселини (включително органични).
От практическа гледна точка е много по-интересно, че в железни (II) и (III) йони голяма разлика в електрохимичния потенциал при преобразуване от едно окислително състояние в друго (според справочника Лури, познат на всеки химик за нормални условия, неговата стойност се определя като ~ 0,77 волта) - което означава, че в повечето случаи съединенията на желязо (II) могат да действат като редуциращи агенти, окислявайки се до железни (III) и железни (III) съединения - действат като окислители, като се редуцират до желязо (II).Два прости примера за домакинство за илюстрация
В магазина за градински консумативи можете да намерите пластмасови запечатани торби със синьо-зелен кристален хидрат на железен сулфат (II), наричан още „железен сулфат“ и често използван като фунгицид - но ако направите дупка в торбата за напълно безплатен достъп до въздух, отнема буквално няколко дни образува мръсно червеникаво-кафяво петно от основен железен (III) сулфат поради окисляване на въздуха.
Почти всеки любител знае, че за прототипиране на печатни платки у дома можете да използвате железен (III) хлорид, топъл разтвор на който буквално „изяжда“ незащитено медно фолио на дъската празно за няколко минути, въпреки че при нормални условия медта е много, много стабилна!
Тук ще бъде интересно да се отбележи, че съдържащият се в желязо протеинов хемоглобин, съдържащ се в кръвта ни, съдържа желязо (II), но способността му да свързва обратимо кислород и да го пренася през тъканите на тялото с гореспоменатия преход на валентността на желязо (II) към (III) и обратно грешката не е свързана по никакъв начин - въпреки че съществуват любопитни теории, показващи потенциалните механизми за произхода на „неорганичен прото-живот“ на древната Земя именно поради сравнително лесната обратимост на железния (II) / (III) преход.
И така, обобщаваме: от гледна точка на валентността (II) / (III) желязото лесно образува три класа съединения:
- Където е двувалентно - и такива съединения най-често са доста силни редуциращи агенти..
- Където е тривалентно - и такива съединения обикновено могат да действат като леки окислители.
- Когато едновременно се намира в това и в друго състояние - поведението на такива съединения може да бъде много различно в зависимост от условията (включително реакцията на пропорционалност).
