Konfigurace elektronů Fe, Fe2+ a fe3+ (Přečtěte si jako první)

Železo (Fe) je chemický prvek to patří skupina přechodných kovů v periodické tabulce. Je široce známý pro jeho důležitost in různá průmyslová odvětvívčetně stavebnictví, výroby a medicíny. Zásadní roli v porozumění hraje elektronová konfigurace železa, konkrétně iontů Fe2+ a Fe3+ jeho chemické vlastnosti a reaktivita. v tento článek, budeme se ponořit do elektronové konfigurace Fe, Fe2+ a Fe3+ a prozkoumat jejich význam a důsledky v různé souvislosti. Pojďme se tedy ponořit a rozmotat záhady elektronové konfigurace železa.

Key Takeaways

  • Elektronovou konfiguraci Fe, Fe2+ a Fe3+ lze určit následovně Aufbauův princip, Hundovo pravidlo, a Pauliho vylučovací princip.
  • Fe má elektronovou konfiguraci [Ar] 3d^6 4s^2, Fe2+ má elektronovou konfiguraci [Ar] 3d^6 a Fe3+ má elektronovou konfiguraci [Ar] 3d^5.
  • Elektronová konfigurace iontů Fe2+ a Fe3+ se získá odstraněním elektronů z orbitalu 4s před odstraněním z 3D orbital.
  • Elektronová konfigurace Fe, Fe2+ a Fe3+ ovlivňuje jejich chemické vlastnosti a reaktivitu.

v periodické tabulce. Studiem elektronové konfigurace můžeme rozluštit fascinující svět atomů a jejich interakce.

Elektronová konfigurace železa (Fe).

Železo (Fe) je fascinující prvek která hraje zásadní roli naše každodenní životy, Od konstrukční materiály na dopravní průmysl, železo je široce používáno kvůli svou sílu a všestrannost. Pochopení elektronové konfigurace železa je nezbytné pro pochopení jeho chemické vlastnosti a chování. v v této části, prozkoumáme standardní konfiguraci elektronů, podslupková elektronová konfigurace, a kondenzovaná a zkrácená elektronová konfigurace ze železa.

A. Standardní elektronová konfigurace železa (Fe)

Standardní elektronová konfigurace atomu popisuje rozložení elektronů v jeho různé energetické hladiny a orbitaly. Pro železo (Fe), které má atomové číslo 26, je standardní elektronová konfigurace následující:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Pojďme to rozebrat. První číslo představuje hlavní energetickou hladinu (n), po němž následuje Dopis Indikující typ subshell (s, p, d nebo f) a nakonec, horní index označuje počet elektronů v ta podskořápka. V případě železa začíná elektronová konfigurace podslupka 1s a postupně se plní následné podskořepiny dokud nedosáhne 3D subshell.

Tento obrázek má prázdný atribut alt; jeho název souboru je Capture-36-300x55.png

Základní elektronická konfigurace Fe

B. Elektronová konfigurace podslupky železa (Fe)

Abychom pronikli hlouběji do elektronové konfigurace železa, zaměřme se na podskořápky. Podskořápky v elektronové konfiguraci železa jsou:

  • 1s
  • 2s
  • 2p
  • 3s
  • 3p
  • 3d

Každá subshell pojme konkrétní číslo elektronů. Subshell s pojme maximálně 2 elektrony, podslupka p pojme max 6 elektronů, a d subshell pojme max 10 elektronů. V případě železa 3d subshell pojme až 10 elektronů, ale v jeho základní stav, má pouze 6 elektronů.

C. Kondenzovaná a zkrácená elektronová konfigurace železa (Fe)

Zatímco standardní elektronová konfigurace poskytuje podrobný účet of distribuce elektronů v železe to může být docela zdlouhavé. Pro zjednodušení reprezentace, můžeme použít kondenzovaná a zkrácená elektronová konfiguraces.

Konfigurace kondenzovaných elektronů železa se píše takto:

[Ar] 4s2 3d6

[Ar] představuje elektronovou konfiguraci vzácný plyn argon (Ar), který má stejná elektronová konfigurace as naplněné vnitřní skořepiny železa. Používáním zápis vzácných plynů, můžeme kondenzovat elektronovou konfiguraci a zaměřit se na nejvzdálenější energetickou hladinus.

Kromě toho můžeme elektronovou konfiguraci dále zkrátit pouze označením valenční elektrony, valenční elektrony jsou tam elektrony nejvzdálenější energetickou hladinu, za které jsou zodpovědní chemické vlastnosti a reaktivita prvku. V případě železa, zkrácená elektronová konfigurace je:

4s2 3d6

Tento zápis zdůrazňuje valenční elektrony a jejich zapojení v chemických reakcích.

Pochopení elektronové konfigurace železa je zásadní pro pochopení jeho chemické chování a jeho schopnost tvořit různé oxidační stavy. Tím, že vím uspořádání elektronůvědci mohou předvídat reaktivita prvku a jeho interakce s další prvky.

Závěrem lze říci, že elektronová konfigurace železa poskytuje cenné poznatky do jeho atomová struktura a chemické vlastnosti. Standardní elektronová konfigurace, podslupková elektronová konfigurace, a kondenzovaná a zkrácená elektronová konfigurace všichni přispívají naše porozumění of chování železa. Ponořením se do svět elektronové konfigurace železa, získáme hlubší ocenění for tento zásadní prvek a svou roli in náš každodenní život.

Konfigurace elektronů v základním stavu Fe3+

Když se z neutrálního atomu fe odstraní 3 elektrony, vytvoří se iont Fe3+. Základní stav fe3+ konfigurace elektronů je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5. Nejprve 2 elektrony jsou odstraněny z 4s orbitalu, protože má vyšší energii než 3d orbital a poté 1 elektron odstraněn z 3d orbitalu, čímž se vytvoří elektronická konfigurace valenčního pláště fe3+ je 3d5.

Když jsou z atomu fe odstraněny 3 elektrony, obsahuje v nejvzdálenějším obalu 5 elektronů, tj. 3d orbital má 5 elektronů, které jsou z poloviny zaplněny. Vzhledem k tomu, že iont Fe3+ má stabilní zpola vyplněný 3d orbital a také 1s,2s, 3s orbitaly splnily 2 elektrony a 3p orbital v nich stabilně splnilo 6 elektronů, je stabilnější než atom fe, kde atom fe má ve 6d orbitalu 3 elektronů.

elektronová konfigurace fe3+
Základní elektronická konfigurace Fe3+

Fe3+ Zkrácená elektronová konfigurace

Znát zkrácené fe3+ elektronová konfigurace nejprve musíme znát zkrácenou elektronovou konfiguraci atomu fe. Zkrácená fe elektronová konfigurace je [Ar] 3d6 4s2. Počítáním elektronů od 1s do 3p orbitalu zjistíme, že je celkem 18 elektronů a nahradíme jej zápisem ve tvaru [Ar].

Když jsou z atomu fe realizovány 3 elektrony, vznikne iont Fe3+ a elektronová konfigurace iontu fe3+ ve zkrácené formě je [Ar] 3d5, tj. ze 2s orbitalu jsou odstraněny 4 elektrony, protože má vyšší energii než 3d orbital a pak je 1 elektron odstraněn ze zbývajícího 3D orbitalu, díky čemuž je stabilní napůl vyplněná elektronická konfigurace iontu fe3+.

Konfigurace kondenzovaných elektronů Fe3+

Poznat zhuštěné fe3+ elektronovou konfiguraci nejprve musíme znát kondenzovanou elektronovou konfiguraci atomu fe. Kondenzovaná elektronická konfigurace fe je [Ar] 3d6 4s2. Počítáním elektronů od 1s do 3p orbitalu zjistíme, že existuje celkový počet 18 elektronů.

Když jsou z atomu fe realizovány 3 elektrony, vytvoří se iont Fe3+ a elektronová konfigurace iontu fe3+ v kondenzované formě je [Ar] 3d5, tj. 2 elektrony jsou odstraněny ze 4s orbitalu a 1 elektron je odstraněn ze zbývajícího 3d orbitalu, takže je stabilní poloviční plněná elektronická konfigurace iontu Fe3+.

Fe3+ Elektronová konfigurace ušlechtilého plynu

Když se z neutrálního atomu fe odstraní 3 elektrony, vytvoří se iont Fe3+. Ušlechtilý plyn fe3+ konfigurace elektronů je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5. 1. 2 elektrony jsou odstraněny z 4s orbitalu, protože má vyšší energii než 3d orbital a poté 1 elektron odstraněn z 3d orbitalu, takže elektronická konfigurace valenčního pláště fe3+ je 3d5.

Když jsou z atomu fe odstraněny 3 elektrony, obsahuje v nejvzdálenějším obalu 5 elektronů, tj. 3d orbital má 5 elektronů, které jsou z poloviny zaplněny. Počítáním elektronů od 1s do 3p je celkem 18 elektronů, tj. fe3+ získá nejbližší konfiguraci vzácných plynů [18Ar] 3d5.

Konfigurace elektronů v základním stavu Fe2+

Když se z neutrálního atomu fe odstraní 2 elektrony, vytvoří se iont Fe2+. Základní stav fe2+ elektronová konfigurace fe2+ je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Z orbitalu 2s jsou odstraněny 4 elektrony, protože má vyšší energii než orbital 3d, takže elektronická konfigurace pláště fe2+ je 3d6.

Když jsou z atomu fe odstraněny 2 elektrony, obsahuje v nejvzdálenějším obalu 6 elektronů, tj. 3d orbital má 6 elektronů. fe2+ je méně stabilní než fe3+, protože fe2+ má 6 elektronů v d obalu, což je pouze 1 elektronový přebytek ke stabilní zpola naplněné konfiguraci d5 iontu fe2+. Také je méně stabilní než atom fe v důsledku fakt každý nabitý druh je méně stabilní než neutrální atom.

"fe2+ elektronová konfigurace fe3+ elektronová konfigurace fe elektronová konfigurace"
Základní stav elektronická konfigurace Fe2+

Konfigurace elektronů Fe2+ podslupky

we vědět, že elementární Fe je neutrální v přírodě také obsahuje stejný počet elektronů, tj. má také 26 elektronů. Distribuujeme 26 elektronů v různých podslupkách, což se provádí podle principu aufbau. Podslupka fe elektronová konfigurace je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Když jsou 2 elektrony odstraněny ze 4s podslupky, vytvoří se iont Fe2+. Elektronická konfigurace podskořápky fe2+ je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Z elektronické konfigurace iontu Fe2+ v podslupce vidíme, že v podslupce 2s jsou 1 elektrony, 2 každý v podslupce 2s a 3s, 6 elektronů v podslupce 2p a 3p a 6 elektronů v poslední podslupce 3d.

Konfigurace kondenzovaných elektronů Fe2+

Poznat zhuštěné elektronická konfigurace fe2+ nejprve musíme znát kondenzovanou elektronovou konfiguraci atomu fe. Kondenzovaná elektronická konfigurace fe je [Ar] 3d6 4s2. Počítáním elektronů od 1s do 3p orbitalu zjistíme, že existuje celkový počet 18 elektronů.

Víme také, že ve vzácném plynu Ar je přítomno 18 elektronů a nahradíme jej v elektronické konfiguraci fe zápisem ve tvaru [Ar]. Když jsou z atomu fe realizovány 2 elektrony, vzniká iont Fe2+ a elektronová konfigurace iontu fe2+ v kondenzované formě je [Ar] 3d6, tj. 2 elektrony jsou odstraněny z orbitalu 4s.

Fe2+ Elektronová konfigurace ušlechtilého plynu

Když se z neutrálního atomu fe odstraní 2 elektrony, vytvoří se iont Fe2+. Ušlechtilý plyn fe2+ elektronová konfigurace fe2+ je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Tyto 2 elektrony jsou odstraněny z 4s orbitalu, protože má vyšší energii než 3d orbital.

Když jsou z atomu fe odstraněny 2 elektrony, obsahuje v nejvzdálenějším obalu 6 elektronů, tj. 3d orbital má 6 elektronů. Počítáním elektronů od 1s do 3p je celkem 18 elektronů, tj. fe2+ získává nejbližší konfiguraci vzácných plynů [18Ar] 3d6.

Předpovídání elektronové konfigurace pro Fe+4 ion

Pokud jde o pochopení elektronové konfigurace iontů, je důležité vědět, že ionty se tvoří, když atomy získávají nebo ztrácejí elektrony. V případě iontu Fe+4 máme co do činění železný iont to má poplatek z +4. Abychom předpověděli elektronovou konfiguraci Fe+4, musíme zvážit elektronovou konfiguraci neutrálním atomem železa (Fe) a počet elektronů, které získal nebo ztratil.

Elektronová konfigurace neutrálního atomu železa (Fe) je 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6. Tato konfigurace nám říká, že železo má 26 elektronů distribuován napříč jeho elektronové obaly a podskořápky. Protože však iont Fe+4 má poplatek +4, to znamená, že ztratil 4 elektrony.

"fe2+ elektronová konfigurace fe3+ elektronová konfigurace fe elektronová konfigurace"
Elektronická konfigurace Fe4+

Abychom určili elektronovou konfiguraci Fe+4, začneme odstraněním 4 elektrony od neutrálním atomem železanejvyšší energetickou hladinu, která je podslupka 4s. To nám dává elektronovou konfiguraci Fe+4 jako 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6.

Role elektronové konfigurace ve stabilitě iontů

Při určování hraje zásadní roli elektronová konfigurace iontu její stabilitu. V případě Fe+4 je významná elektronová konfigurace 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6, protože splňuje stabilitu Požadavky pro iont Fe+4.

Abych pochopil proč tato elektronová konfigurace je stabilní, musíme zvážit Koncepce of konfiguraci vzácných plynů. vzácné plyny, jako je argon (Ar), se zcela naplnily elektronové obaly a jsou známé jejich stabilitu. Když se podíváme na elektronovou konfiguraci Fe+4, můžeme vidět, že je zkráceno jako [Ar] 3d^6. Tento zápis znamená, že Fe+4 má stejná elektronová konfigurace jako argon, kromě 3D subshell.

Dosažením konfigurace podobně jako vzácný plyn dosahuje Fe+4 stabilnější uspořádání elektronů. Tato stabilita je to kvůli skutečnost že 3D podslupka je z poloviny vyplněná, což je relativně stabilní konfigurace. Zpola vyplněná 3D podskořepina poskytuje rovnováha mezi odpuzování a přitahování elektronů, což má za následek zvýšená stabilita pro iont Fe+4.

Stručně řečeno, elektronová konfigurace Fe+4, 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6, se předpovídá odstraněním 4 elektronů z neutrálním atomem železa's 4s subshell. Tato konfigurace splňuje stabilitu Požadavky pro iont Fe+4 dosažením konfigurace podobný vzácnému plynu, s zpola vyplněná 3D podskořepina. Pochopení elektronové konfigurace iontů je zásadní pro pochopení jejich stabilitu a chemické vlastnosti.

Kolik elektronů je ve Fe3+?

Základní stav fe3+ elektronová konfigurace je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5. Z elektronické konfigurace vidíme, že je celkem 23 elektronů, z toho 6 elektronů v s-orbitalu, 12 elektronů v p-orbitalu a 5 elektronů v d orbitalu.

Má Fe3+ elektronickou konfiguraci vzácných plynů?

Ne, fe3+ nemá elektronickou konfiguraci vzácných plynů. fe3+ obsahuje celkem 23 elektronů, které se neshodují s žádnými vzácnými plyny.

Aplikace elektronové konfigurace při predikci chemického chování

Při určování hraje zásadní roli elektronová konfigurace atomu jeho chemické chování. Pochopením uspořádání elektronů v atomu mohou vědci předpovědět, jak s nimi bude interagovat jiné atomy a molekul. Pojďme prozkoumat některé z aplikace elektronové konfigurace v predikci chemické chování.

  1. Chemická reaktivita: Elektronová konfigurace atomu ovlivňuje jeho reaktivita. Atomy s neúplným vnějším elektronové obaly mají tendenci být reaktivnější, protože se snaží dosáhnout stabilní elektronové konfigurace. Například železo (Fe) má elektronovou konfiguraci 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Přítomnost of dva nepárové elektrony in 4s a 3d orbitaly činí železo náchylným k tvorbě sloučenin a účastní se chemických reakcí.

  2. Tvorba iontů: Elektronová konfigurace také pomáhá pochopit vznik iontů. Když atom získá nebo ztratí elektrony, vytvoří iont. Může se například tvořit železo dva běžné ionty: Fe2+ a Fe3+. Fe2+ ​​vzniká odstraněním dvou elektronů z orbitalu 4s, výsledkem je elektronová konfigurace 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Na druhé straně Fe3+ vzniká odstraněním tří elektronů, což vede k elektronové konfiguraci 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5. Elektronová konfigurace tyto ionty ovlivňuje jejich chemické vlastnosti a reaktivitu.

  3. Stabilita sloučenin: Elektronová konfigurace atomu také ovlivňuje stabilitu sloučenin, které tvoří. Atomy mají tendenci tvořit sloučeniny, které jim umožňují dosáhnout stabilní elektronové konfigurace, často připomínající konfiguraci vzácného plynu. Například železo může vytvářet sloučeniny s kyslíkem oxidy železajako Fe2. v tato sloučeninaželezo ztrácí tři elektrony, aby dosáhlo stabilní elektronové konfigurace podobné argonu (Ar).

Role elektronové konfigurace v pochopení periodických trendů

Periodická tabulka je organizován na základě elektronové konfigurace prvků a pochopení elektronové konfigurace pomáhá při dešifrování různý periodické trendy. Pojďme prozkoumat role elektronové konfigurace v porozumění tyto trendy.

  1. Velikost atomu: Ovlivňuje elektronová konfigurace velikost atomu. Jak se pohybujete napříč období zleva doprava, atomVelikost ic se obecně zmenšuje. Je to proto, že počet protonů v jádro zvyšuje, což má za následek silnější přitažlivost pro elektrony v stejnou energetickou hladinu. Nicméně při pohybu dolů skupina, atomVelikost ic se zvyšuje v důsledku přídavek of nové energetické hladiny. Například železo (Fe) je větší než kyslík (O), protože má další energetické hladiny.

  2. Ionizační energie: Ionizační energie is energie nutné k odstranění elektronu z atomu. Elektronová konfigurace ovlivňuje ionizační energii prvku. Prvky se stabilní elektronovou konfigurací, jako např vzácné plyny, Mají vysoké ionizační energie protože je obtížné z něj odstranit elektron stabilní konfiguraci. Naproti tomu prvky s neúplným vnějším elektronové obaly mít nižší ionizační energie protože jsou ochotnější ztrácet nebo získávat elektrony, aby dosáhli stability.

  3. Elektronegativita: Elektronegativita je opatření of schopnost atomu přitahovat elektrony dovnitř chemická vazba. Elektronová konfigurace ovlivňuje elektronegativita atomu. Prvky s vysoká elektronegativita mívají téměř zaplněné nebo zcela zaplněné vnější elektronové obaly, Jako halogeny. Železo se svou elektronovou konfigurací 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 má střední elektronegativita ve srovnání s prvky jako je kyslík nebo fluor.

Závěrem lze říci, že konfigurace elektronů hraje klíčovou roli při předpovědi chemické chování atomů a porozumění periodické trendy. Analýzou uspořádání elektronů v atomu to vědci mohou udělat informované předpovědi o reaktivitě prvku, tvorba iontů, stabilita sloučenin a její pozice v periodické tabulce. Toto poznání je zásadní v různých polívčetně chemie, věda o materiálecha inženýrství.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V závěru elektronová konfigurace železa (Fe) a jeho ionty Fe2+ ​​a Fe3+ hrají zásadní roli v pochopení jejich chemických vlastností a reaktivity. Zkoumáním elektronové konfigurace můžeme určit rozložení elektronů v různé energetické hladiny a orbitaly. Železo s atomovým číslem 26 má elektronovou konfiguraci [Ar] 3d6 4s2. Tato konfigurace ukazuje, že železo má v sobě dva elektrony jeho nejvzdálenější energetická hladina, takže to dělá přechodový kov. Když železo ztratí dva elektrony za vzniku Fe2+, jeho elektronová konfigurace se stane [Ar] 3d6. Na druhou stranu, když železo ztratí tři elektrony za vzniku Fe3+, jeho elektronová konfigurace se stane [Ar] 3d5. Tyto změny in výsledek elektronové konfigurace in různé chemické vlastnosti a reaktivita pro každý iont. Celkově pochopení elektronové konfigurace železa a jeho ionty je zásadní pro pochopení jejich chování v chemických reakcích a jejich role in různé biologické procesy.

Často kladené otázky

Jaká je elektronová konfigurace Fe (železa)?

Elektronová konfigurace Fe (železo) je [Ar] 4s2 3d6. To znamená, že železo má 2 elektrony ve svém 4s orbitálu a 6 elektronů in jeho 3D orbital, Následující jádro Argon (Ar)..

Jak se změní elektronová konfigurace pro ionty Fe2+ a Fe3+?

Elektronová konfigurace pro Fe2+ je [Ar] 3d6 4s0 a pro Fe3+ je [Ar] 3d5 4s0. Tato změna dochází, protože iont Fe2+ ztratil 2 elektrony a Fe3+ iont ztratil 3 elektrony z neutrální atom železa.

Jaká je elektronová konfigurace podslupky?

Konfigurace elektronů podslupky označuje distribuci elektronů v podskořápky atomu. Například v případě železa (Fe). podslupková elektronová konfigurace je 4s2 3d6.

Jaká je konfigurace kondenzovaných elektronů?

Konfigurace kondenzovaných elektronů is zjednodušená verze elektronové konfigurace kde jádrové elektrony jsou zastoupeny symbol of předchozí vzácný plyn v periodické tabulce. Pro železo (Fe), konfigurace kondenzovaných elektronů je [Ar] 4s2 3d6.

Kolik elektronů má Fe+4 a jaká je jeho elektronová konfigurace?

Fe+4 neboli železo (IV) ztratilo 4 elektrony, takže ano 22 elektronů. Jeho elektronová konfigurace je [Ar] 3d4.

Jaká je elektronová konfigurace pro iont Fe3+?

Elektronová konfigurace pro Fe3+ iont je [Ar] 3d5 4s0. To je proto, že Fe3+ iont ztratil 3 elektrony, 2 z orbitalu 4s a 1 z 3D orbital.

Jaký je rozdíl mezi Fe2 a Fe3 z hlediska elektronové konfigurace?

Rozdíl mezi Fe2 a Fe3 leží v počtu elektronů, které každý ztratil neutrální atom železa. Fe2+ ​​ztratilo 2 elektrony, což má za následek elektronovou konfiguraci [Ar] 3d6 4s0, zatímco Fe3+ ztratilo 3 elektrony, což má za následek elektronovou konfiguraci [Ar] 3d5 4s0.

Jaká je konfigurace stavových elektronů?

Stavová elektronová konfigurace se týká elektronové konfigurace atomu v konkrétní stát, Například, stavová elektronová konfigurace železa (Fe) v jeho základní stav je [Ar] 4s2 3d6.

Co je to zkrácená elektronová konfigurace?

Zkrácená elektronová konfigurace is jiný termín for konfigurace kondenzovaných elektronů. Poskytuje to zkrácená verze elektronové konfigurace reprezentací jádrové elektrony s symbol of předchozí vzácný plyn v periodické tabulce.

Jaká je konfigurace plynových elektronů?

Konfigurace plynových elektronů se týká elektronové konfigurace atomu v jeho plynné skupenství. Pro železo (Fe), konfigurace plynových elektronů je stejné jako jeho základní stav konfigurace, což je [Ar] 4s2 3d6.

Také čtení: