Номер 1, страница 412 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 57. Железо - номер 1, страница 412.

Условие.

1. Дайте характеристику элемента Fe на основании его положения в периодической системе Д. И. Менделеева. Запишите электронные конфигурации атома в степенях окисления +2 и +3.

Решение.

Решение 2.

Характеристика элемента Fe на основании его положения в периодической системе Д. И. Менделеева

Железо (Fe, Ferrum) – химический элемент с порядковым номером 26. Расположен в 4-м периоде, VIII группе, побочной подгруппе (VIII-Б группе) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Относительная атомная масса железа составляет $A_r(Fe) \approx 55,845$.

Исходя из положения в системе, можно дать следующую характеристику:

1. Порядковый номер 26 указывает на то, что заряд ядра атома железа равен +26 (содержит 26 протонов), а в нейтральном атоме вокруг ядра движется 26 электронов.

2. Нахождение в 4-м периоде означает, что электроны в атоме железа располагаются на четырех энергетических уровнях.

3. Железо относится к d-элементам, так как у него происходит заполнение предвнешнего d-подуровня. Его полная электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$. Сокращенная электронная конфигурация: $[Ar]3d^64s^2$. Валентными являются электроны внешнего $\text{4s}$-подуровня и предвнешнего $\text{3d}$-подуровня.

4. Как элемент побочной подгруппы, железо является переходным металлом. Для него характерны типичные металлические свойства. Железо проявляет переменную степень окисления, наиболее устойчивыми из которых являются +2 и +3.

Ответ: Железо (Fe) – элемент с порядковым номером 26, расположен в 4-м периоде, VIII-Б группе периодической системы. Является переходным металлом, d-элементом. Электронная конфигурация атома: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$.

Электронные конфигурации атома в степенях окисления +2 и +3

При образовании положительных ионов (катионов) атом железа отдает электроны в первую очередь с внешнего энергетического уровня ($\text{4s}$-подуровня), а затем с предвнешнего ($\text{3d}$-подуровня).

Для образования иона $Fe^{2+}$ (степень окисления +2) атом железа отдает два электрона с $\text{4s}$-подуровня. Электронная конфигурация иона $Fe^{2+}$:

$Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

$1s^22s^22p^63s^23p^63d^6$ или $[Ar]3d^6$.

Для образования иона $Fe^{3+}$ (степень окисления +3) атом железа отдает три электрона: два с $\text{4s}$-подуровня и один с $\text{3d}$-подуровня. Электронная конфигурация иона $Fe^{3+}$:

$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$

$1s^22s^22p^63s^23p^63d^5$ или $[Ar]3d^5$.

Конфигурация $3d^5$ является особенно устойчивой, так как d-подуровень заполнен наполовину, что объясняет стабильность соединений железа(III).

Ответ: Электронная конфигурация для степени окисления +2 ($Fe^{2+}$) — $1s^22s^22p^63s^23p^63d^6$. Электронная конфигурация для степени окисления +3 ($Fe^{3+}$) — $1s^22s^22p^63s^23p^63d^5$.