Cấu hình electron của ion Fe3+ là một kiến thức quan trọng trong hóa học, đặc biệt khi nghiên cứu về các hợp chất của sắt và tính chất hóa học của chúng. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về cấu hình electron của Fe3+, cách xác định nó và các ví dụ minh họa.
Cấu Hình Electron Của Fe3+
Cấu hình electron của ion Fe3+ là: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵.
Viết gọn: [Ar] 3d⁵.
Cách Xác Định Cấu Hình Electron Của Fe3+
Để xác định cấu hình electron của Fe3+, ta thực hiện theo các bước sau:
-
Xác định cấu hình electron của nguyên tử Fe: Cấu hình electron của nguyên tử Fe (Z = 26) là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². Hoặc viết gọn là [Ar] 3d⁶ 4s².
-
Xác định số electron bị mất: Ion Fe3+ được hình thành khi nguyên tử Fe mất 3 electron.
-
Loại bỏ electron: Theo quy tắc, electron sẽ bị loại bỏ từ lớp ngoài cùng trước. Trong trường hợp của Fe, 2 electron từ lớp 4s sẽ bị loại bỏ trước, sau đó 1 electron từ lớp 3d.
Fe → Fe³⁺ + 3e⁻
Vậy, cấu hình electron của ion Fe3+ là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵, hay [Ar] 3d⁵.
Hình ảnh minh họa sự khác biệt trong cấu hình electron giữa nguyên tử sắt (Fe) và ion sắt(III) Fe3+
Ví Dụ Minh Họa
Câu 1: Một ion M³⁺ có cấu hình electron ở lớp ngoài cùng là 3d³. Xác định vị trí của M trong bảng tuần hoàn.
Lời giải:
Cấu hình electron của M³⁺ là 3d³. Để xác định cấu hình electron của nguyên tử M, ta thêm 3 electron vào. Theo thứ tự thêm electron, ta có cấu hình electron của M là [Ar] 3d⁵ 4s².
Nguyên tố M thuộc chu kì 4 (do có 4 lớp electron), nhóm VIIB (do tổng số electron ở lớp ngoài cùng và phân lớp d là 7).
Câu 2: Cho ion X²⁺ có cấu hình electron là [Ar]3d⁶. Xác định số hiệu nguyên tử và vị trí của X trong bảng tuần hoàn.
Lời giải:
Ion X²⁺ có cấu hình electron [Ar]3d⁶, nghĩa là nó có 18 (từ Argon) + 6 = 24 electron. Do đó, nguyên tử X đã mất 2 electron để trở thành X²⁺, vậy nguyên tử X có 24 + 2 = 26 electron.
Số hiệu nguyên tử của X là 26.
Cấu hình electron của X là [Ar]3d⁶4s². X thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB.
Vị trí của nguyên tố sắt (Fe) trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, thể hiện số hiệu nguyên tử và các thuộc tính quan trọng.
Ứng Dụng Của Cấu Hình Electron Fe3+
Việc hiểu rõ cấu hình electron của Fe3+ giúp giải thích nhiều tính chất quan trọng của ion này:
- Tính chất từ: Fe3+ có 5 electron độc thân ở phân lớp 3d, điều này làm cho nó có tính chất thuận từ mạnh.
- Khả năng tạo phức: Fe3+ dễ dàng tạo phức với nhiều phối tử khác nhau, đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học và công nghiệp.
- Màu sắc: Các hợp chất của Fe3+ thường có màu do sự chuyển d-d của các electron trong phân lớp 3d.
Hiểu rõ cấu hình electron của Fe3+ là nền tảng quan trọng để nắm vững hóa học của sắt và các ứng dụng của nó.