Как составить электронную формулу атома железа

Fe (железо) – элемент с прядковым номером 26 в периодической системе.
Находится в IV периоде. Температура плавления: 1535 ℃. Плотность: 7.87 г/см3.

Электронная формула атома железа в порядке возрастания энергий орбиталей:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Электронная формула атома железа в порядке следования уровней:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Сокращенная электронная конфигурация Fe:
[Ar] 3d6 4s2

Ниже приведена электронно-графическая схема атома железа

Электронно-графическая схема железа

Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме Fe
1-й уровень (K): 2
2-й уровень (L): 8
3-й уровень (M): 14
4-й уровень (N): 2

Распределение электронов в атоме железа по энергетическим уровням

Валентные электроны железа

Количество валентных электронов в атоме железа – 8.

Ниже приведены их квантовые числа (N – главное, L – орбитальное, M – магнитное, S – спин)

Орбиталь N L M S
s 4 0 0 +1/2
s 4 0 0 -1/2
d 3 2 -2 +1/2
d 3 2 -1 +1/2
d 3 2 0 +1/2
d 3 2 1 +1/2
d 3 2 2 +1/2
d 3 2 -2 -1/2

Степени окисления, которые может проявлять железо: +1, +2, +3, +4, +5, +6

Электронное строение атома железа

Электронное строение нейтрального атома железа в основном состоянии.

Схема строения электронных оболочек

Распределение электронов по энергетическим уровням (или по электронным слоям) в атоме железа.

Fe
+26

2

8

14

2

Электронно-графическая схема

Распределение электронов по атомным орбиталям в атоме железа.

4 ↑↓
3 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
1 ↑↓
s p d

Валентные орбитали атома железа выделены фиолетовым цветом.

Электронная конфигурация

Полная электронная конфигурация атома железа.

26Fe    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Сокращённая электронная конфигурация атома железа.

26Fe    [Ar] 3d6 4s2

Квантовые числа валентных электронов

Главное (n), орбитальное (l), магнитное (m) и спиновое (s) квантовые числа валентных электронов атома железа.

Орбиталь Квантовое число
n l m s
3d 3 2 -2
0
1
2
3
4s 4 0 0
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические
    43,651
  • гуманитарные
    33,653
  • юридические
    17,917
  • школьный раздел
    611,893
  • разное
    16,900

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Железо в таблице менделеева занимает 26 место, в 4 периоде.

Символ Fe
Номер 26
Атомный вес 55.8450000
Латинское название Ferrum
Русское название Железо

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема железа

Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Короткая запись:
Fe: [Ar]4s2 3d6

Одинаковую электронную конфигурацию имеют
атом железа и
Mn-1, Co+1, Ni+2

Порядок заполнения оболочек атома железа (Fe) электронами:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d →
5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ – до 6, на
‘d’ – до 10 и на ‘f’ до 14

Железо имеет 26 электронов,
заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

6 электронов на 3d-подуровне

Степень окисления железа

Атомы железа в соединениях имеют степени окисления 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле
между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается
заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается,
то степень окисления положительная.

Ионы железа

Валентность Fe

Атомы железа в соединениях проявляют валентность VI, V, IV, III, II, I.

Валентность железа характеризует способность атома Fe к образованию хмических связей.
Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании
химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Fe

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации,
для атома Fe эти числа имеют значение N = 3, L = 2, Ml = 3, Ms = -½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Как записать электронную схему железа

Результат:
электронная схема железа

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома – тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается Eo.
Если не указано иное, то энергия ионизации – это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

Энергия ионизации Fe:
Eo = 763 кДж/моль

— Что такое ион читайте в статье.


Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Где Fe в таблице менделеева?

Таблица Менделеева

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

Железо — химический элемент (№) (26), расположенный в побочной подгруппе (VIII) группы, в четвёртом периоде.

Это (d)-элемент. В его атоме на (d)-орбиталях третьего электронного слоя находится (6) электронов, а на (s)-орбитали четвёртого слоя — (2) электрона:

1s22s22p63s23p63d64s2

.

Электронно-графическая схема атома железа выглядит следующим образом:

Fe.png

В образовании химических связей участвуют электроны внешнего и предвнешнего уровней, поэтому у железа переменные степени окисления. Наиболее устойчивы соединения со степенями окисления (+2), (+3).

Нахождение в природе и получение

По содержанию в природе железо занимает второе место среди всех металлов (после алюминия) и первое — среди металлов (B)-групп. Важнейшие железные руды: красный железняк (гематит)

Fe2O3

, магнитный железняк (магнетит)

Fe3O4

, бурый железняк (лимонит) 

Fe2O3⋅H2O

, железный колчедан (пирит) 

FeS2

.

гематитw894.png

shutterstock_2205029847.png

shutterstock_1274440675.png

shutterstock462059320w252.png

Рис. (1). Гематит

Рис. (2). Магнетит

Рис. (4). Пирит

Для получения железа используют пирометаллургию, его восстанавливают коксом и угарным газом:

Fe2O3+3CO=t2Fe+3CO2.

Из железной руды в доменных печах получают чугун, который затем перерабатывают в сталь.

shutterstock_1689109489.png

shutterstock_2034297092.jpg

Рис. (5). Чугун     

 Рис. (6). Сталь  

В качестве восстановителя также используется водород:

Fe2O3+3H2=t2Fe+3H2O.

Физические свойства железа

Чистое железо — пластичный серебристо-серый металл, обладающий магнитными свойствами. Железо относится к тяжёлым тугоплавким металлам; его плотность составляет (7,874) г/см³, а температура плавления — (1539 °C).

В ряду активности железо располагается до водорода, относится к металлам средней активности. Во влажном воздухе оно реагирует с кислородом и водой и постепенно покрывается ржавчиной:

Fe+O2+H2O→Fe2O3⋅nH2O.

Железо вступает в реакции с неметаллами.

Реагенты

Характеристика реакций

Уравнения реакций

Галогены Реакции идут при нагревании с образованием галогенидов железа((III))

2Fe+3Cl2=t2FeCl3

Кислород При нагревании в кислороде железо сгорает с образованием оксида железа((II), (III)) (железной окалины)

3Fe+2O2=tFe3O4

Сера Реакция идёт при нагревании; образуется сульфид железа((II))

Fe+S=tFeS

Железо реагирует с водой и вытесняет водород из кислот, реагирует с растворами некоторых солей, а также восстанавливает ионы

Fe3+

 до  

Fe2+

.

Железо пассивируется концентрированными азотной и серной кислотами, но при нагревании окисляется ими до соединений железа (+3). 

Реагенты

Характеристика реакций

Уравнения реакций

Вода Реагирует при нагревании с водяным паром, образуется оксид 2Fe+3H2O=tFe2O3+3H2↑
Кислоты-неокислители Выделяется водород, образуются соли железа((II))

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;

Fe+H2SO4(р)=FeSO4+H2↑

Серная 

концентрированная

кислота

Образуются сульфат железа((III)), сернистый газ и вода 2Fe+6H2SO4(к)=tFe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
Азотная кислота Образуются нитрат, вода и соединение азота

Fe+4HNO3(р)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

Растворы солей Вытесняет из растворов солей менее активные металлы Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu↓
Соли железа((III)) Образуются соли железа((II)) Fe+2FeCl3=3FeCl2

Источники:

Рис. 1. Гематит. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/heap-natural-iron-ore-isolated-on-131632697. (Дата обращения: 20.01.2021).

Рис. 2. Магнетит. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/iron-ore-rocks-which-metallic-can-2205029847. (Дата обращения: 05.04.2023).

Рис. 3. Лимонит. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/macro-photography-natural-mineral-geological-collection-1274440675. (Дата обращения: 05.04.2023).

Рис. 4. Пирит. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/pyrite-mineral-sulfide-group-1734246830. (Дата обращения: 10.02.2020).

Рис. 5. Чугун. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/old-cast-iron-plumbing-fittings-1689109489. (Дата обращения: 05.04.2023).

Рис. 6. Сталь. https://www.shutterstock.com/ru/image-illustration/stack-stainless-steel-flat-bar-3d-2034297092. (Дата обращения: 04.03.2021).

Добавить комментарий