铁元素（Ferrum）的原子序数为26，符号为Fe。在元素周期上 ，铁是第四周期第八副族（VⅢB）的元素。它与钴和镍同属四周期VⅢB族。
在自然界中，铁有四种稳定同位素，它们的同位素丰度(%)如下(Hertz，1960): 54fe—5.81，56fe—91.64，57fe—2.21，58fe—0.34。铁的平均原子量为55.847(当12C=12.000时)。取12个配位数时，铁的原子半径为1.26×10-10m1)。铁的原子体积为7.1cm3/ g原子，原子密度为7.86g/cm3。铁的电子结构是3d64s2。铁很容易失去最外面的两个S电子，变成正二价离子(Fe2+)。如果第二外层失去一个D电子，它将是一个正三价离子(Fe3+)。铁的这种化合价变化导致铁在不同的氧化还原反应中具有不同的地球化学性质。第一电子的电离势(I1)、第二电子的电离势(I2)和第三电子的电离势(I3)分别为7.9OeV、16.18eV和30.64eV。铁的离子半径随配位数和离子电荷而变化。根据Ahrens(1952)，当6的配位数为2时，Fe2+的离子半径为0.074nm，Fe3+的离子半径为0.064nm。铁离子在含氧盐和卤化物中形成离子化合物。铁经常与硫和砷形成共价化合物。铁的共价半径为1.17×10-10m。它的键强度可以通过铁与硫、砷等的电负性差异来获得。铁的电负性对于Fe2+是1.8，对于Fe3+是1.9(Pauline，1964)。【接下来】当原子半径与铁相近的元素晶体结构相同时，容易与铁形成金属间化合物，如铁与铂族形成的粗铂矿(Pt，Fe)。当离子半径与铁相近的元素化学结构式相同时，容易与铁类质同象置换，如硅酸盐中的铁橄榄石、镁橄榄石类质同象系列；碳酸盐中菱铁矿和菱锰矿的类质同象系列；以及钨酸盐中钨铁矿和黑钨矿的类质同象系列等。离子电位(ф)是一个重要的地球化学指标。Fe2+的离子势为2.70，在水溶液中可以作为自由离子(Fe2+)迁移。Fe3+的离子势为4.69，易沉淀为水解产物。因此，在还原条件下，有利于Fe2+以自由离子的形式迁移。在氧化条件下，Fe2+容易被氧化成Fe3+，水解产物沉淀。与铁共沉淀的元素(同价或不同价)的共生组合可以用离子电位图来预测。铁化合物的密度、熔点和沸点及其在水中的溶解度或溶度积是决定铁的地球化学迁移的重要物理常数(见下表)。【下一篇】铁及其化合物的物理常数