Номер 1440, страница 223 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1440. Составьте электронно-графическую формулу катионов железа $Fe^{2+}$ и $Fe^{3+}$.

Для того чтобы составить электронно-графические формулы катионов железа, сначала необходимо определить электронную конфигурацию нейтрального атома железа (Fe). Затем, для получения катионов, нужно отнять соответствующее число электронов, соблюдая правило, что электроны удаляются в первую очередь с внешнего энергетического уровня.

Железо (Fe) — химический элемент с порядковым номером 26. Это означает, что нейтральный атом железа имеет 26 протонов в ядре и 26 электронов на электронных оболочках.

Полная электронная формула нейтрального атома железа $Fe^0$ записывается следующим образом: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$. Электроны, которые атом теряет при образовании катионов, — это валентные электроны. У переходных металлов, к которым относится железо, они находятся на внешнем s-подуровне и предвнешнем d-подуровне. При ионизации электроны сначала покидают орбитали с наибольшим главным квантовым числом, то есть 4s-орбиталь, и только потом — 3d-орбитали.

Катион железа(II) $Fe^{2+}$ образуется, когда нейтральный атом железа теряет два электрона. Согласно правилу, оба электрона уходят с внешнего, четвертого энергетического уровня, а именно с 4s-подуровня.

Электронная конфигурация катиона $Fe^{2+}$ будет: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6$.

Электронно-графическая формула для валентных электронов (3d-подуровень) катиона $Fe^{2+}$ выглядит так (4s-подуровень становится пустым):

3d [↑↓] [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] 4s [ ]

Ответ: Электронно-графическая формула валентных подуровней для катиона $Fe^{2+}$:

3d [↑↓] [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] 4s [ ]

Катион железа(III) $Fe^{3+}$ образуется при потере нейтральным атомом железа трёх электронов. Первые два электрона уходят с 4s-подуровня, а третий электрон уходит с 3d-подуровня.

Электронная конфигурация катиона $Fe^{3+}$ будет: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5$.

На 3d-подуровне остается 5 электронов. В соответствии с правилом Хунда, они располагаются по одному на каждой из пяти d-орбиталей, имея одинаковые спины. Такая конфигурация с наполовину заполненным d-подуровнем является энергетически выгодной и очень устойчивой.

Электронно-графическая формула для валентных электронов катиона $Fe^{3+}$:

3d [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] 4s [ ]

Ответ: Электронно-графическая формула валентных подуровней для катиона $Fe^{3+}$:

3d [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] [↑ ] 4s [ ]