二茂鐵是對空氣穩(wěn)定的橙黃色固體，在真空和加熱時迅速升華。和其他對稱且不含電荷的物質(zhì)類似，二茂鐵可溶于大多數(shù)有機溶劑，如苯，但不溶于水。

二茂鐵在100°C時顯著升華。

桔黃色針狀結(jié)晶。熔點172.5-173℃，100℃以上升華，沸點249℃。溶于稀硝酸、濃硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氫呋喃，在稀硝酸和濃硫酸中生成帶藍色熒光的深紅色溶液。不溶于水、10%氫氧化鈉和熱的濃鹽酸，這些溶劑的沸液中，二茂鐵既不溶解也不分解，能隨水蒸氣揮發(fā)，有類似樟腦的氣味，在空氣中穩(wěn)定，具有強烈吸收紫外線的作用，對熱相當穩(wěn)定，可耐470℃高溫加熱。

二茂鐵不適于催化加氫，也不作為雙烯體發(fā)生Diels-Alder反應，但它可發(fā)生傅-克酰基化及烷基化反應。

親電反應

二茂鐵具有芳香化合物的顯著特征，可與親電試劑反應生成二茂鐵的取代衍生物。大多數(shù)取代的類型是1-取代物、1,1'-二取代物及1,2-二取代物（帶“'”表示在A環(huán)上，不帶則表示在B環(huán)上）。例如二茂鐵與三氯化鋁和 Me2NPCl2 在熱庚烷中反應生成二氯二茂鐵膦（Dichloroferrocenyl phosphine），當與苯基二氯化膦在類似條件下反應得到 P,P-二氯雙（二茂鐵）-P-苯基膦。與苯甲醚類似，二茂鐵與 P4S10 反應生成 Dithiadiphosphetane disulfide。二茂鐵不可以直接硝化和鹵化，因為會先發(fā)生氧化反應。

二茂鐵可發(fā)生傅-克反應，譬如在磷酸作催化劑時，二茂鐵與乙酸酐或乙酰氯反應生成乙?；F。雖然一方面二茂鐵許多反應類似于芳香烴的相應反應，但另一方面有些反應明顯是鐵原子在起主要作用。

鋰化反應

用丁基鋰可以很快奪取二茂鐵中的質(zhì)子，產(chǎn)物為1,1'-二鋰代二茂鐵，是很強的親核試劑。它與二乙基二硫代氨基甲酸硒反應，生成的產(chǎn)物具有位阻，兩個環(huán)戊二烯基配體靠硒原子連接。該產(chǎn)物可通過加熱開環(huán)聚合反應（ROP）生成聚硒化二茂鐵（Poly(ferrocenyl selenide)），硅和磷的類似反應也可合成相應的聚合物（Poly(ferrocenylsilane) 和 Poly(ferrocenylphosphine)）。

還原反應

二茂鐵在酸性溶液很容易被氧化為藍色順磁性的二茂鐵鎓離子 [(η5-C5H5)2FeIII]+，其電勢以飽和甘汞電極為標準大約為0.5V。由于產(chǎn)物二茂鐵反應性不強且易于分離，該離子有時被用作氧化劑，以六氟磷酸鹽 [PF6]? 或氟硼酸鹽[BF4]? 的形式存在。環(huán)上不同的取代基會使該電勢值產(chǎn)生變化：吸電子基（如羧基）使得電極電勢值上升；而給電子基（如甲基）則使得該值下降，氧化變得容易。全甲基取代二茂鐵被氧化后生成的鹽 [Fe(η5-C5Me5)2][tcne] （tcne=四氰乙烯）具有不尋常的磁性性質(zhì)，為深綠色晶體，含有陽離子與陰離子交替出現(xiàn)的長鏈。

二茂釕和鋨的類似陽離子 [MIII(η5-C5H5)2]+ 卻是不穩(wěn)定的，容易進一步氧化為 [MIV(η-C5H5)2]2+ 陽離子或二聚成為 [(η5-C5H5)2MIII-MIII(η5-C5H5)2]2+。

穩(wěn)定性

1.避免與氧化劑接觸。

2.該試劑化學性質(zhì)穩(wěn)定，400C以內(nèi)不分解，高于400C加熱分解釋放出辛辣的具刺激性的煙霧。對空氣和濕氣不敏感，不易與酸或堿反應，但對氧化劑較敏感。此外，應避免吸入或與皮膚接觸，長時間暴露于其中可引起肝部損傷。