Fe – Iron

Tên cũ: sắt · Còn gọi là: ferrum (tên Latinh)

Kim loại trung bình
Rắn, trắng xám
Không tan trong nước
A = 56

Iron (Fe, tên cũ: sắt; còn gọi: ferrum (tên Latinh)) là đơn chất, chất rắn màu trắng xám, không tan trong nước; nguyên tử khối 56. Kim loại có tính khử trung bình; tuỳ chất oxi hoá, Fe bị oxi hoá lên +2 hoặc +3.

Cấu tạo của Fe

Fe
electron tự do
Sơ đồ mạng tinh thể kim loại — không theo tỉ lệ thật

1 · Nguyên tử kim loại xếp thành mạng tinh thể
2 · Electron hoá trị tách ra thành electron tự do
3 · Ion dương và e tự do hút nhau → liên kết kim loại

Thông số vật lý của Fe

Đại lượng	Giá trị	Ghi chú
Nguyên tử khối	56	tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (Fe 56)
Khối lượng mol chính xác	55,845 g/mol	theo nguyên tử khối IUPAC (Fe 55,845)
Trạng thái, màu	rắn, trắng xám, có ánh kim; dẫn điện, dẫn nhiệt, bị nam châm hút
Nhiệt độ nóng chảy	1 538 °C
Nhiệt độ sôi	2 861 °C
Khối lượng riêng	7,874 g/cm³	ở 20 °C; kim loại nặng
Điện trở suất	96,1 nΩ·m	ở 20 °C; dẫn điện kém Cu (16,8 nΩ·m) khoảng 6 lần
Độ dẫn nhiệt	80,4 W/(m·K)	Cu: 401 W/(m·K)
Từ tính	sắt từ	bị nam châm hút; mất từ tính khi nóng quá 770 °C (điểm Curie)
Độ cứng Mohs	4	dẻo, dễ rèn, kéo sợi, dát mỏng
Cấu hình electron	[Ar]3d⁶4s²	nhường 2e ở 4s thành Fe²⁺; mất thêm 1e ở 3d thành Fe³⁺ (3d⁵ bán bão hoà, bền hơn)
Mạng tinh thể	lập phương tâm khối (α-Fe)	chuyển sang lập phương tâm diện (γ-Fe) trong khoảng 912–1 394 °C

Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.

Thành phần nguyên tố của Fe

Nguyên tố	NTKNguyên tử khối	Số ng.tửSố nguyên tử	KLKhối lượng	% khối lượng
Fe iron	56	1	56	100,00 %
TổngNguyên tử khối Fe		1	56	100 %

NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %Fe = 56 ÷ 56 × 100 % = 100,0 %.

Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ

Số mol

Khối lượng (g)

Thể tích dung dịch (mL)

Khối lượng: m = n × M = 0,25 × 56; 14 g
Số phân tử: N = n × N_A = 0,25 × 6,022 × 10²³; 1,506 × 10²³
Nồng độ mol: C_M = n / V = 0,25 / 0,25; 1 M

M = phân tử khối (g/mol); N_A = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.

Điều chế Fe

Công nghiệp: khử iron oxide trong quặng (hematit Fe₂O₃, manhetit Fe₃O₄) bằng CO trong lò cao: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ (thực tế qua các giai đoạn Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe), thu được gang rồi luyện thành thép. Ngoài ra (nhiệt nhôm, khử bằng H₂): phản ứng nhiệt nhôm 2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe hoặc khử Fe₂O₃ bằng H₂.

Tính chất hoá học của Fe

Kim loại có tính khử trung bình; tuỳ chất oxi hoá, Fe bị oxi hoá lên +2 hoặc +3.

Với phi kim (đun nóng): 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄; 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (với S tạo FeS).
Với acid loãng (HCl, H₂SO₄ loãng) tạo muối Fe(II) và H₂: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.
Với acid có tính oxi hoá mạnh tạo muối Fe(III): Fe + 4HNO₃ (loãng) → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O. Fe bị thụ động trong HNO₃, H₂SO₄ đặc nguội.
Với dung dịch muối của kim loại yếu hơn và muối Fe(III): Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu; Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂.
Với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo Fe₃O₄ (dưới 570 °C) hoặc FeO và H₂.

Lỗi thường gặp với Fe

Viết Fe + Cl₂ tạo FeCl₂. Cl₂ là chất oxi hoá mạnh, đưa Fe thẳng lên +3: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃. Chỉ HCl, H₂SO₄ loãng, S và muối Cu²⁺ mới cho hợp chất Fe(II).
Cho Fe tan trong HNO₃ đặc nguội, H₂SO₄ đặc nguội. Fe (cũng như Al, Cr) bị thụ động: lớp oxide mỏng, bền tạo ra ngay lập tức ngăn phản ứng. Đun nóng thì phản ứng xảy ra và tạo muối Fe(III).
Gán sai số oxi hoá trong Fe₃O₄. Fe₃O₄ là oxide hỗn hợp FeO·Fe₂O₃ (một Fe²⁺ và hai Fe³⁺), số oxi hoá trung bình +8/3; đây là sản phẩm khi đốt Fe trong O₂: 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄.
Quên Fe dư khử Fe³⁺. Khi Fe dư tác dụng với HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc nóng, muối Fe(III) sinh ra bị Fe khử tiếp: Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺; dung dịch cuối cùng chỉ chứa Fe²⁺.
Coi gỉ sắt là Fe₂O₃ khan. Gỉ sắt là iron(III) oxide ngậm nước, xốp (Fe₂O₃·nH₂O), sinh ra khi có đồng thời O₂ và nước (ăn mòn điện hoá). Vì xốp nên gỉ không bảo vệ, sắt bị ăn mòn đến hết — khác lớp Al₂O₃ mỏng, kín trên nhôm.

Ứng dụng của Fe

Ứng dụng	Dựa trên tính chất nào
Thép xây dựng, chế tạo máy, ô tô, tàu biển	Cứng, dẻo, rèn và hàn được, lại rẻ; pha thêm C, Mn, Cr, Ni để có thép với độ cứng, độ bền cần thiết
Lõi nam châm điện, máy biến áp, động cơ điện	Sắt từ: dẫn từ tốt, và sắt non mất từ tính ngay khi ngắt dòng điện
Thu hồi Cu từ dung dịch, chất khử trong luyện kim	Fe đứng trước Cu trong dãy hoạt động: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
Gói hút oxygen bảo quản thực phẩm	Bột sắt bị O₂ và hơi ẩm oxi hoá, lấy hết O₂ trong bao bì: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
Xúc tác tổng hợp ammonia	Bột Fe (có phụ gia) làm xúc tác cho N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ trong quá trình Haber
Thuốc bổ sung sắt, hemoglobin	Fe²⁺ trong hemoglobin liên kết thuận nghịch với O₂ để vận chuyển oxygen; thiếu sắt gây thiếu máu nên phải bổ sung muối Fe(II) như FeSO₄

Nhận biết Fe

Kim loại màu trắng xám bị nam châm hút; tan trong HCl cho khí H₂ và dung dịch lục nhạt, thêm NaOH được kết tủa trắng xanh Fe(OH)₂ hoá nâu đỏ trong không khí.

An toàn và bảo quản Fe

Không xếp loại nguy hiểm theo GHS (ECHA C&L) đối với sắt dạng khối, dây, phoi. Bột sắt mịn cháy được: rắc vào ngọn lửa cháy sáng thành tia (pháo hoa) và có thể tự nóng lên khi ẩm. Đốt dây Fe trong O₂ phải có lớp cát hoặc nước dưới đáy bình vì hạt Fe₃O₄ nóng chảy bắn ra làm nứt bình.

Phoi, dây sắt đâm vào da: rửa sạch, sát trùng; vết thương sâu, bẩn thì đến cơ sở y tế. Hạt Fe₃O₄ nóng bắn ra khi đốt: không dùng tay bắt, đợi nguội rồi thu dọn. Bột sắt cháy: dập bằng cát khô, không dùng nước.

Bảo quản: Dây, đinh, bột sắt để nơi khô, tránh hơi acid và muối vì gỉ rất nhanh. Bột sắt cho thí nghiệm đựng lọ kín, không để lẫn với S, KMnO₄ hay chất oxi hoá khác. Dụng cụ sắt thép trong phòng thí nghiệm lau khô, bôi dầu mỏng sau khi dùng.

Phản ứng tiêu biểu của Fe (26)

Xem tất cả 26 phản ứng →

Tự luyện về Fe

Gom từ bài tập của các phản ứng có iron và câu hỏi riêng cho chất.

1. Hiện tượng khi ngâm đinh sắt sạch trong dung dịch CuSO₄ là

A. đinh sắt tan hết, dung dịch mất màuB. có lớp kim loại màu đỏ bám vào đinh sắt, màu xanh của dung dịch nhạt dầnC. sủi bọt khí không màuD. xuất hiện kết tủa màu xanh

Đáp án B. Fe đẩy Cu ra khỏi muối: Cu (đỏ) bám lên đinh sắt, Cu²⁺ (xanh) giảm dần, thay bằng Fe²⁺ (lục nhạt).

2. Sản phẩm muối khi Fe tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng (dư) là

A. FeSO₄B. Fe₂(SO₄)₃C. FeSD. Fe₃O₄

Đáp án B. H₂SO₄ đặc nóng oxi hoá Fe lên số oxi hoá +3 (mức cao hơn trong hai mức thường gặp của sắt).

3. Trong phản ứng nhiệt nhôm 2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe, chất khử là

A. Fe₂O₃B. AlC. FeD. Al₂O₃

Đáp án B. Al⁰ → Al⁺³ + 3e (nhường electron) là chất khử; Fe⁺³ trong Fe₂O₃ nhận 3e là chất oxi hoá.

4. Cho Fe lần lượt tác dụng với dung dịch HCl, khí Cl₂, dung dịch H₂SO₄ loãng, dung dịch CuSO₄. Số trường hợp tạo hợp chất Fe(III) là

A. 1B. 2C. 3D. 4

Đáp án A. Chỉ Cl₂ (chất oxi hoá mạnh) đưa Fe lên +3: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃. HCl và H₂SO₄ loãng cho muối Fe(II) và H₂; CuSO₄ cho FeSO₄ và Cu.

5. Dụng cụ đơn giản nào phân biệt được sắt với nhôm, đồng, kẽm ngay tại chỗ?

A. Cân — dựa vào khối lượng riêngB. Nam châm — chỉ sắt bị hútC. Bút thử điện — chỉ sắt dẫn điệnD. Không có cách nào

Đáp án B. Trong bốn kim loại chỉ Fe là chất sắt từ. Cả bốn đều dẫn điện; khối lượng riêng cần đo thể tích chính xác, không tiện bằng nam châm.

6. Nhóm kim loại nào đều bị thụ động trong HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄ đặc nguội?

A. Fe, Al, CrB. Cu, AgC. Zn, MgD. Na, K

Đáp án A. Fe, Al, Cr tạo ngay lớp oxide mỏng, bền trong acid đặc nguội nên không tan tiếp — vì thế có thể chở HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc bằng thùng sắt, nhôm. Cu, Ag vẫn tan trong HNO₃ đặc; Zn, Mg, Na, K tan trong mọi acid.

Câu hỏi thường gặp về Fe

Sắt có bị nam châm hút không?

Có, rất mạnh: sắt là chất sắt từ nên bị nam châm hút và tự trở thành nam châm khi đặt trong từ trường. Nóng trên 770 °C sắt mất từ tính; một số thép không gỉ (inox 304) gần như không bị hút vì mạng tinh thể đã đổi sang dạng khác. Nam châm là cách nhanh nhất phân biệt sắt với Al, Cu, Zn.

Sắt hoá trị mấy? Khi nào ra Fe(II), khi nào ra Fe(III)?

Sắt có hai hoá trị thường gặp là II và III. Chất oxi hoá yếu hoặc trung bình (HCl, H₂SO₄ loãng, S, muối Cu²⁺, I₂) chỉ lấy được 2 electron ở 4s, cho Fe(II). Chất oxi hoá mạnh (Cl₂, Br₂, O₂ dư, HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng) lấy thêm electron ở 3d, cho Fe(III). Fe dư luôn kéo Fe(III) về Fe(II).

Sắt tác dụng với HCl ra FeCl₂ hay FeCl₃?

Ra FeCl₂: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂, vì HCl chỉ oxi hoá bằng H⁺ (yếu). Dung dịch thu được màu lục nhạt, để lâu ngoài không khí ngả vàng nâu do O₂ oxi hoá dần Fe²⁺ thành Fe³⁺. Muốn có FeCl₃ phải cho Fe tác dụng với Cl₂ hoặc cho FeCl₂ tác dụng với Cl₂.

Vì sao sắt bị gỉ còn nhôm thì không?

Cả hai đều bị O₂ oxi hoá, khác nhau ở lớp sản phẩm. Trên nhôm, Al₂O₃ mỏng, kín, bám chắc nên chặn O₂ và nước. Trên sắt, gỉ Fe₂O₃·nH₂O xốp, bong ra nên O₂ và nước tiếp tục vào; có thêm muối (nước biển) hay acid thì ăn mòn điện hoá càng nhanh. Vì vậy sắt thép phải sơn, mạ kẽm, mạ thiếc hoặc bôi dầu.

Sắt có tác dụng với nước không?

Ở nhiệt độ thường, sắt không đẩy được H₂ khỏi nước tinh khiết (chỉ bị gỉ chậm khi có cả O₂). Ở nhiệt độ cao, sắt nung đỏ tác dụng với hơi nước: dưới khoảng 570 °C (mốc SGK làm tròn; tài liệu tham khảo cho ≈ 575 °C) sản phẩm là Fe₃O₄: 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂; trên mốc đó FeO bền nên sản phẩm là FeO: Fe + H₂O → FeO + H₂.

Sắt, gang và thép khác nhau thế nào?

Sắt nguyên chất mềm, ít dùng trực tiếp. Gang là hợp kim Fe–C với 2–5 % C, cứng nhưng giòn, dùng đúc nồi, vỏ máy. Thép là hợp kim Fe–C với dưới 2 % C (thường kèm Mn, Cr, Ni), vừa cứng vừa dẻo nên dùng làm dầm, cốt bê tông, vỏ ô tô. Luyện thép chính là làm giảm bớt C và tạp chất trong gang.

Fe và Al

	Fe	Al
Khối lượng riêng (20 °C)	7,87 g/cm³ (kim loại nặng)	2,70 g/cm³ (kim loại nhẹ)
Nhiệt độ nóng chảy	1 538 °C	660 °C
Điện trở suất (20 °C)	96,1 nΩ·m	26,5 nΩ·m — dẫn điện tốt hơn, dùng làm dây tải điện
Từ tính	sắt từ, bị nam châm hút	không bị nam châm hút
Số oxi hoá trong hợp chất	+2, +3	+3
Lớp oxide ngoài không khí	gỉ xốp, không bảo vệ	Al₂O₃ mỏng, kín, bảo vệ
Với dung dịch NaOH	không phản ứng	tan, giải phóng H₂ (nhờ Al₂O₃ và Al(OH)₃ lưỡng tính)
Với HNO₃, H₂SO₄ đặc nguội	thụ động	thụ động

Tài liệu tham khảo

Bộ GD&ĐT, Khoa học tự nhiên 9 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2024 — bài 18 Tính chất chung của kim loại, bài 19 Dãy hoạt động hoá học, bài 20 Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim (gang 2–5 % C, thép dưới 2 % C).
Bộ GD&ĐT, Hoá học 12 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2024 — bài 22 Sự ăn mòn kim loại (gỉ sắt, ăn mòn điện hoá), bài 27 Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (cấu hình electron, Fe²⁺/Fe³⁺).
Wikipedia, "Iron" (infobox; khối lượng riêng dẫn Arblaster 2018), en.wikipedia.org — nhiệt độ nóng chảy, sôi, khối lượng riêng, điện trở suất, độ dẫn nhiệt, điểm Curie 1 043 K, độ cứng Mohs, mạng tinh thể α/γ, cấu hình electron.
Wikipedia, "Copper" và "Aluminium" (infobox), en.wikipedia.org — điện trở suất, độ dẫn nhiệt của Cu; khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, điện trở suất của Al (ghi chú và bảng so sánh).
Wikipedia, "Iron(II) oxide", en.wikipedia.org — FeO không bền dưới ≈ 575 °C, tự phân huỷ thành Fe và Fe₃O₄ (mốc SGK làm tròn 570 °C, dùng trong FAQ về hơi nước).
ECHA CHEM, C&L Inventory: iron, EC 231-096-4, chem.echa.europa.eu — không có phân loại nguy hiểm (thông báo của doanh nghiệp).

Cùng nhóm đơn chất

Xem tất cả hợp chất →

Cập nhật: 24/9/2026