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

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

VANADIO (V)

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

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

`color(blue)("V"^(5+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 -= [Ar])`

ORO (III)

`"Au"` è il numero atomico `79`, quindi la sua configurazione è `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 `[Xe] 4f^14 5d^10 6s^1`.

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

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

Di colpo, il `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 `5d` elettroni e poi il `6s` elettroni.

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

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

Quindi, otterremmo:

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

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

`color(blue)("Fe"^(2+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 -= [Ar] 3d^6)`