Cấu hình electron của sắt (Fe) là một kiến thức quan trọng trong hóa học, giúp ta hiểu rõ hơn về vị trí, tính chất và khả năng phản ứng của nguyên tố này. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về cấu hình electron của Fe, mối liên hệ giữa cấu hình electron và vị trí trong bảng tuần hoàn, cùng các ví dụ minh họa để bạn nắm vững kiến thức.
1. Cấu hình electron của nguyên tử sắt (Fe)
Sắt (Fe) có số hiệu nguyên tử Z = 26, nghĩa là nguyên tử Fe có 26 electron. Cấu hình electron của Fe được viết như sau:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²
Hay viết gọn: [Ar] 3d⁶ 4s²
Chú ý:
- Thứ tự phân mức năng lượng của các electron được phân bố là: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ (do có sự chèn mức năng lượng).
- Sau đó, sắp xếp các phân lớp theo từng lớp để thu được cấu hình electron như trên. Việc này giúp dễ dàng xác định vị trí của Fe trong bảng tuần hoàn.
2. Mối liên hệ giữa cấu hình electron, vị trí trong bảng tuần hoàn và tính chất nguyên tố của Fe
-
Vị trí của Fe trong bảng tuần hoàn:
- Từ cấu hình electron 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s², ta xác định được nguyên tử Fe có 26 electron, phân bố trên 4 lớp electron và có 8 electron hóa trị (tổng số electron ở lớp ngoài cùng và phân lớp d gần lớp ngoài cùng).
- Vậy, sắt ở ô thứ 26 (Z = 26); chu kì 4 (có 4 lớp electron), nhóm VIIIB (8 electron hóa trị, nguyên tố d).
-
Tính chất nguyên tố:
- Sắt thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB nên sắt là kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất.
- Các mức oxi hóa thường gặp của sắt trong hợp chất: +2, +3. Điều này liên quan đến khả năng mất electron từ các phân lớp 4s và 3d.
3. Ví dụ minh họa về cấu hình electron của Fe
Câu 1: Cho ion X³⁺ có tổng số hạt mang điện là 49. Vị trí của nguyên tố X trong bảng tuần hoàn là:
A. nhóm IIA, chu kì 4.
B. nhóm IIB, chu kì 4.
C. nhóm VIIIB, chu kì 4.
D. nhóm VIIB, chu kì 4.
Lời giải:
Đáp án C
X → X³⁺ + 3e
Gọi số electron của nguyên tử X là e ⇒ số hạt proton bằng e.
Theo bài, ta có: (e – 3) + e = 49 ⇒ e = 26
Cấu hình electron của X là [Ar] 3d⁶ 4s².
⇒ Nguyên tử X có 4 lớp electron và số electron hóa trị là 8.
⇒ Nguyên tố X thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB.
Câu 2: Tổng số hạt cơ bản của 1 nguyên tử X là 82, trong đó tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. Cấu hình electron của nguyên tử X là:
A. [Ar] 3d⁵ 4s².
B. [Ar] 3d⁶ 4s¹.
C. [Ar] 3d⁶ 4s².
D. [Ar] 3d⁵ 4s¹.
Lời giải:
Đáp án C
Gọi số hạt electron, proton, neutron của nguyên tử X là e, p, n.
Theo bài, ta có hệ:
2p + n = 82
2p – n = 22
e = p
⇒ e = p = 26
n = 30
⇒ Nguyên tử X có 26 electron.
⇒ Cấu hình electron của nguyên tử X là [Ar] 3d⁶ 4s².
Kết luận:
Hiểu rõ cấu hình electron của Fe là nền tảng quan trọng để nắm vững các kiến thức hóa học liên quan đến nguyên tố này. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn thông tin đầy đủ và hữu ích về chủ đề này. Việc luyện tập thêm các bài tập tương tự sẽ giúp bạn củng cố kiến thức và áp dụng một cách hiệu quả.
