Номер 1, страница 202 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 42. Железо как химический элемент. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 1, страница 202.

Условие.

1. Изобразите строение атома железа. Напишите электронные конфигурации атома железа и ионов $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$.

Решение.

Решение 2.

Строение атома железа

Железо (Fe) — это химический элемент, расположенный в 4-м периоде и 8-й группе (побочной подгруппе) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Его порядковый номер — 26.

Строение атома определяется его порядковым номером:

1. Ядро атома. Заряд ядра железа равен $+26$. Это означает, что в ядре содержится 26 протонов ($p^+$). Число нейтронов ($n^0$) может быть разным (изотопы), но у самого распространенного изотопа, железа-56 ($^{56}Fe$), их 30 (так как $56 - 26 = 30$).

2. Электронная оболочка. В нейтральном атоме железа вокруг ядра вращаются 26 электронов ($e^-$). Эти электроны распределены по четырем энергетическим уровням (электронным слоям), так как железо находится в 4-м периоде. Распределение электронов по уровням следующее: 2 на первом, 8 на втором, 14 на третьем и 2 на четвертом (внешнем).

Таким образом, состав атома железа ($^{56}Fe$): 26 протонов, 30 нейтронов, 26 электронов.

Ответ: Атом железа ($^{56}Fe$) состоит из ядра, содержащего 26 протонов и 30 нейтронов, и электронной оболочки, на которой находятся 26 электронов, распределенных по четырем энергетическим уровням.

Электронные конфигурации атома железа и ионов $Fe^{2+}, Fe^{3+}$

Электронная конфигурация описывает распределение электронов по атомным орбиталям.

1. Атом железа (Fe). Имеет 26 электронов. В соответствии с принципом наименьшей энергии (правилом Клечковского), электроны заполняют орбитали в следующем порядке:
Полная электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$.
Сокращенная конфигурация (с использованием предыдущего благородного газа, аргона [Ar]): $[Ar] 3d^6 4s^2$.

2. Ион железа $Fe^{2+}$ (катион железа(II)). Образуется, когда нейтральный атом железа теряет два электрона. Электроны всегда уходят с внешнего, самого энергетически высокого уровня. У железа это четвертый уровень ($4s$).
Fe ( $[Ar] 3d^6 4s^2$ ) - $2e^-$ $\rightarrow$ $Fe^{2+}$ ( $[Ar] 3d^6$ ).
Полная электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6$.

3. Ион железа $Fe^{3+}$ (катион железа(III)). Образуется, когда атом железа теряет три электрона. Первые два уходят с $4s$-подуровня, а третий — с $3d$-подуровня.
Fe ( $[Ar] 3d^6 4s^2$ ) - $3e^-$ $\rightarrow$ $Fe^{3+}$ ( $[Ar] 3d^5$ ).
Полная электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5$.
Конфигурация $3d^5$ является энергетически выгодной, так как $d$-подуровень заполнен ровно наполовину, что придает иону $Fe^{3+}$ особую устойчивость.

Ответ:
Электронная конфигурация атома $Fe$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$.
Электронная конфигурация иона $Fe^{2+}$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6$.
Электронная конфигурация иона $Fe^{3+}$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5$.