Прежде чем углубляться в детали, попытаемся договориться об определениях и напомним читателю, что в узком терминологическом смысле под валентностью элемента (в данном случае — железа) обычно принято понимать способность его атомов к образованию определённого числа ковалентных связей с иными элементами.
Поскольку термин «ковалентная связь» предполагает существенную прочность этой связи, в случае последующего рассмотрения таких классов соединений как «чистые» соли железа при обсуждении будет более правильно использовать термины либо «степень окисления», либо «заряд», а координационные и комплексные соединения при таком раскладе по возможности из рассмотрения вообще следует исключить — в противном же случае можно будет бесполезно спорить о том, какую именно «истинную валентность» и как именно следует в них считать.
Ситуация с железом интересна уже тем, что в ряде случаев невозможно чётко разграничить соединения двух- (II) и трёх- (III) валентного железа: например, существует оксид железа (II) — чёрного цвета, известный в природе как минерал вюстит (он же закись железа); оксид железа (III) — минерал гематит красно-коричневого цвета (он же окись железа); и, наконец, оксид железа (II, III) — ферромагнитный чёрный минерал магнетит (также известный как закись-окись железа) — в отличие от первых двух, он не только обладает весьма мощно проявляющимися магнитными свойствами, но и имеет существенную электрическую проводимость, из-за чего из него делают специальные электроды для ряда специфических случаев. В общем же случае железо образует два раздельных ряда соединений для каждой валентности, и прежде всего — солей с самыми различными кислотами (включая органические).
Два простых бытовых примера для иллюстрации
В магазине садовых принадлежностей можно найти пластиковые герметичные пакетики с сине-зелёным кристаллогидратом сульфата железа (II), также называемым «железным купоросом» и часто используемым как фунгицид — но если сделать в пакете дырочку для совершенно свободного доступа воздуха, то буквально за пару дней вокруг неё образуется грязное рыже-бурое пятно основного сульфата железа (III) за счёт окисления кислородом воздух.
Практически каждый радиолюбитель знает, что для прототипирования печатных плат в домашних условиях можно использовать хлорид железа (III), тёплый раствор которого буквально за минуты «сжирает» незащищённую медную фольгу на заготовке платы — хотя в обычных условиях медь весьма и весьма устойчива!
Здесь попутно будет интересно отметить, что содержащийся в нашей крови железосодержащий белок гемоглобин имеет в составе железо (II), однако его способность обратимо связывать кислород и переносить его по тканям организма с вышеупомянутым переходом валентности железа (II) в (III) и обратно вопреки распространённому заблуждению не связана никак — хотя и есть любопытные теории, показывающие потенциальные механизмы зарождения «неорганической прото-жизни» на древней Земле именно за счёт относительно лёгкой обратимости перехода железа (II)/(III).
Итак, резюмируем: с точки зрения валентности (II)/(III) железо легко образует целых три класса соединений:
- Где оно двухвалентно — и такие соединения чаще всего являются достаточно сильными восстановителями.
- Где оно трёхвалентно — и такие соединения обычно могут выступать как умеренные окислители.
- Где оно одновременно находится и в том, и в другом состоянии — поведение таких соединений может быть весьма различно в зависимости от условий (включая реакцию конпропорционирования).
