一：第Ⅷ族元素的分组

   第Ⅷ族元素在周期系中是特殊的一族，它包括4、5、6三个周期的九种元素：铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂。

   Ⅷ族在周期系中位置的特殊性是与它们之间性质的类似和递变关系相联系的。在九种元素中，虽然也存在通常的垂直相似性，如Fe、Ru和Os，但是水平相似性如Fe、Co和Ni则更为突出些。因此，为了便于研究，通常又把这九种元素分成两组，称Fe、Co、Ni三种元素为铁系元素，并在一起叙述和比较，其余六种元素则称为铂系元素。

二: 铁系元素的基本性质
   把第Ⅷ族的Fe, Co, Ni三元素称为铁系元素。它的基本性质列于下表中。

   由表可见，它们的原子半径、离子半径、电离势等性质基本上随原子序数增加而有规则的变化。镍的原子量比钴小，这是因为镍的同位素中质量数小的一种占的比例大。

三：铁系元素的通性

   铁、钴、镍三种元素的最外层都有两个电子，次外层d电子分别为6、7、8而且原子半径也很相近，所以它们的性质很相似。一般条件下，铁表现+Ⅱ和+Ⅲ氧化态，在强氧化剂存在条件下，铁可以出现不稳定的+Ⅵ氧化态（高铁酸盐）。钴在通常条件下表现为+Ⅱ，在强氧化剂存在时能出现不稳定的+Ⅲ氧化态；镍则经常表现为+Ⅱ氧化态。这反映出第一过渡系元素发展到Ⅷ族时，由于3d轨道已超过半充满状态，全部价电子参加成键的趋势大大降低，除d电子最少的铁可以出现不稳定的较高氧化态外，d电子较多的钴和镍都不显高氧化态。

四: 铁系元素的标准电势图　

   铁系元素的标准电势图如下。

一: 物理性质

   铁、钴、镍单质都是具有白色光泽的金属。铁、钴略带灰色，而镍为银白色。它们的密度都较大，熔点也较高。钴比较硬而脆，铁和镍却有很好的延展性。此外，它们都表现有铁磁性，所以钴、镍、铁合金是很的磁性材料。SmCo₅永磁性大于其它磁性材料十倍以上，用在高磁性要求或超小型的设备和仪表等方面。

二: 化学性质
   铁、钴、镍都是中等活泼的金属。常温下，在没有水蒸气存在时，它们与氧、硫、氯等非金属单质不起显著作用。但在高温，它们将和上述非金属单质以及水蒸发生剧烈反应。

   铁系元素的氧化物的性质可归纳如下：

   铁系元素氢氧化物的性质归纳在下表中.

一：氧化态为+Ⅱ的盐

   氧化态为+Ⅱ的铁、钴、镍的盐，在性质上有许多相似之处。它们与强酸形成的盐，如硝酸盐、硫酸盐、氯化物和高氯酸盐等都易溶于水，并且在水中有微弱的水解使溶液显酸性。它们的碳酸盐、磷酸盐、硫化物等弱酸盐都难溶于水。
   它们的可溶性盐类从溶液中析出时，常带有相同数目的结晶水。
   这些元素的+Ⅱ水合离子都显一定的颜色，这和它们的M²⁺离子具有不成对的d电子有关。

   铁、钴、镍的硫酸盐都能与碱金属或铵的硫酸盐形成复盐。如硫酸亚铁铵(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O，俗称摩尔盐。

   在酸性溶液中,Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺分别是铁、钴、镍离子的最稳定状态。空气中的氧可把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，但不能氧化Co²⁺和Ni²⁺成Co³⁺和Ni³⁺，说明Fe²⁺有较强还原性，而Co²⁺、Ni²⁺的还原性很弱。

   在碱性溶液中，它们+Ⅱ氧化态的还原性均增强。Fe(OH)₂被空气中的氧迅速氧化，Co(OH)₂缓慢被氧化，而Ni(OH)₂不被氧化。

二：氧化态为+Ⅲ的盐

            Fe(Ⅱ)    Co(Ⅱ)    Ni(Ⅱ)

            Fe(Ⅲ)    Co(Ⅲ)    Ni(Ⅲ)

                 ------------------→

                稳定性减弱,氧化性增强

一：氨配合物

   Fe²⁺和 Fe³⁺遇氨水是不能获得它们的氨配合物, 而是得到相应的Fe(OH)₂[立即被空气中的氧氧化成Fe(OH)₃]和Fe(OH)₃沉淀。

   Co²⁺与过量氨水先生成可溶性的氨合配离子[Co(NH₃)₆]²⁺。不过[Co(NH₃)₆]²⁺不稳定，可被空气中的氧氧化成[Co(NH₃)₆]³⁺。

   Ni²⁺与过量NH₃能形成稳定的蓝色[Ni(NH₃)₆]²⁺配离子。

二：硫氰配合物

   在Fe³⁺离子的溶液中，加入硫氰化钾或硫氰化铵，溶液生成血红色的[Fe(SCN)_n]^(3-n)配离子。Fe²⁺与SCN^-形成的配合物不稳定。

   Co²⁺离子与KSCN生成蓝色的[Co(SCN)₄]^2-配离子，它在水溶液不稳定, 但在丙酮或戊醇溶剂中可稳定存在。

   Ni²⁺离子与KSCN不能形成稳定的配合物。

三：氰配合物

   Fe²⁺离子与过量KCN可形成黄色的稳定配离子[Fe(CN)₆]^4-。Fe³⁺离子虽不能直接与过量KCN形成[Fe(CN)₆]^3-配离子，但用[Fe(CN)₆]^4-的溶液与氧化剂（如Cl₂）反应，可得到Fe³⁺与CN^-结合的深红色的稳定配离子[Fe(CN)₆]^3-。
   Co²⁺离子与过量的KCN溶液反应，可析出紫色的K₄[Co(CN)₆]晶体。该配合物很不稳定，将它的溶液稍微加热，就转化为K₃[Co(CN)₆]。

   Ni²⁺离子与过量CN^-形成稳定的[Ni(CN)₄]^2-配离子。
四：羰基配合物

   第一过渡系中从钒到镍，第二过渡系中的钼到铑，第三过渡系中的钨到铱等元素都能和一氧化碳形成羰基配合物。

   在这些配合物中，金属的氧化态为零。而且简单的羰基配合物的结构有一个普遍的特点：每个金属原子的价电子数和它周围CO提供的电子数(每个CO提供两个电子)加在一起满足18电子结构规则，是反磁性的。例如Fe(CO)₅，Ni(CO)₄，Cr(CO)₆，Mo(CO)₆等。
   在金属羰基配合物中，CO的碳原子提供孤电子对，与金属原子形成σ配键。但是，如果只生成通常的σ配键，由配位体给予电子到金属的空轨道，则金属原子上的负电荷会积累过多而使羰基配合物稳定性降低，这与羰基配合物很稳定的事实不符合。现代化学键理论认为，一方面CO有空的反键π^*轨道可以和金属原子的d轨道重叠生成π键，这种π键是由金属原子单方面提供电子到配位体的空轨道上，称为反馈π配键(如图14-3)。

这种反馈键的形成减少了由于生成σ配键而引起的中心金属原子上过多的负电荷积累，从而促进σ配键的形成。它们互相促进，其结果比单独形成一种键时强得多，从而增强了配合物的稳定性。
	图14-3 金属M与CO间化学键的形成

   除上述单核羰基配合物外，过渡金属还可形成双核以及多核的羰基配合物，如Mn₂(CO)₁₀，Co₂(CO)₈，Fe₂(CO)₉，Fe₃(CO)₁₂等。

   除Fe(CO)₅、Ni(CO)₄、Ru(CO)₅和Os(CO)₅在常温是液体外，许多羰基配合物在常温下都是固体。这些配合物的熔点和沸点一般都较常见的相应金属化合物低，容易挥发，受热易分解，并且易溶于非极性溶剂。利用这一性质，可以制备纯度很高的金属。