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铁的化合价有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中+2价和+3价较常见。一般而言铁+3价价具有较弱的氧化性，+2价具有较强的还原性，一般形成不稳定化合物，除了形成接近原子晶体之类的特殊结构+2价铁容易被氧化为+3价。
铁单质遇到强氧化剂，生成+3价。铁单质遇到弱氧化剂，如盐酸、单质硫等，生成亚铁+2价。利用化学式来判断化合价：分析方法是用另一元素或者原子团的化合价，利用正负化合价代数和为零来求算。
二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物。
零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的。铁占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，被广泛地应用于人类生产生活的方方面面。