Scrivi le configurazioni degli elettroni dello stato fondamentale dei seguenti metalli di transizione: $V^{5 +}$ $"V" ^ (5 +)$ , ${Au}^{3 +}$ $"Au" ^ (3 +)$ e ${Fe}^{2 +}$ $"Fe" ^ (2 +)$ ?

Per prima cosa, diamo un'occhiata a quelli per l'atomo neutro, e poi ci dirigiamo verso il catione.

VANADIO (V)

$V$ $"V"$ is numero atomico $23$ $23$ , quindi la sua configurazione è $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{3} 4 s^{2}$ $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^3 4s^2$ . In breve è $[A r] 3 d^{3} 4 s^{2}$ $[Ar] 3d^3 4s^2$ . Questa è una configurazione prevista; non un elemento strano.

Poiché l' $4 s$ $4s$ l'orbitale ha una maggiore energia, i suoi elettroni saranno rimossi per primi. Non che importi qui, però, perché esattamente $5$ $5$ gli elettroni vengono rimossi:

$V^{5 +} \to 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} \equiv [A r]$ $color(blue)("V"^(5+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 -= [Ar])$

ORO (III)

$Au$ $"Au"$ è il numero atomico $79$ $79$ , quindi la sua configurazione è $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10} 4 s^{2} 4 p^{6} 4 d^{10} 5 s^{2} 5 p^{6} 4 f^{14} 5 d^{10} 6 s^{1}$ $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2 5p^6 4f^14 5d^10 6s^1$ . In breve è $[X e] 4 f^{14} 5 d^{10} 6 s^{1}$ $[Xe] 4f^14 5d^10 6s^1$ .

Questo è strano, non solo perché l'oro vuole acquisire un pieno $5 d$ $5d$ subshell, ma più probabilmente anche qualcosa a che fare con l'elevata quantità di effetti di contrazione relativistica; il $s$ $s$ gli elettroni si avvicinano alla velocità della luce e spesso lo sono più lontano dal nucleo che più vicino, restringendo il raggio del $1 s$ $1s$ orbitale di $~ 22 %$ $~22%$ e anche altri orbitali.

Esaminiamo il radiale densità distribuzione tutte lungo la $6 s$ $6s$ , $5 d$ $5d$ e $4 f$ $4f$ orbitali di valenza per vedere come va a finire:

Di colpo, il $4 f$ $4f$ è il più penetrante, nel senso che la maggior parte della sua densità elettronica è centrata vicino il nucleo d'oro. Più avanti sono i $5 d$ $5d$ elettroni e poi il $6 s$ $6s$ elettroni.

Questo suggerisce che il $6 s$ $6s$ orbitale, che ha la maggior densità di elettroni più lontano dal nucleo, ha elettroni che sono meno attratto dal nucleo (più piccolo $Z_{e f f}$ $Z_(eff)$ ) rispetto a quelli in entrambi i $5 d$ $5d$ or $4 f$ $4f$ orbitali, e quindi contiene il primo elettrone che è più facile da rimuovere durante la ionizzazione.

The $5 d$ $5d$ contiene l' prossimi due elettroni che verrà rimosso durante la seconda e la terza ionizzazione.

Quindi, otterremmo:

${Au}^{3 +} \to 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10} 4 s^{2} 4 p^{6} 4 d^{10} 5 s^{2} 5 p^{6} 4 f^{14} 5 d^{8} \equiv [X e] 4 f^{14} 5 d^{8}$ $color(blue)("Au"^(3+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2 5p^6 4f^14 5d^8 -= [Xe] 4f^14 5d^8)$

FERRO (II)

$Fe$ $"Fe"$ è il numero atomico $26$ $26$ , quindi la sua configurazione è $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{6} 4 s^{2}$ $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2$ . In breve è $[A r] 3 d^{6} 4 s^{2}$ $[Ar] 3d^6 4s^2$ . Questa è una configurazione prevista; non un elemento strano.

La prima e la seconda ionizzazione avrebbero rimosso il $4 s$ $4s$ elettroni, che sono più alti di energia rispetto a $3 d$ $3d$ elettroni, quindi otteniamo:

${Fe}^{2 +} \to 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{6} \equiv [A r] 3 d^{6}$ $color(blue)("Fe"^(2+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 -= [Ar] 3d^6)$

Scrivi le configurazioni degli elettroni dello stato fondamentale dei seguenti metalli di transizione: V5+ "V" ^ (5 +) , Au3+ "Au" ^ (3 +) e Fe2+ "Fe" ^ (2 +) ?

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Scrivi le configurazioni degli elettroni dello stato fondamentale dei seguenti metalli di transizione: $V^{5 +}$ $"V" ^ (5 +)$ , ${Au}^{3 +}$ $"Au" ^ (3 +)$ e ${Fe}^{2 +}$ $"Fe" ^ (2 +)$ ?